DE4327312C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Testen von Gasen, insbesondere von Atemalkohol - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 13 angegebe­ nen Art.

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zur quantitativen Bestimmung der Konzentration eines chemi­ schen Bestandteils in einem gasförmigen Gemisch. Sie findet besondere, aber nicht ausschließliche Verwendung bei Atemalkoholtestvorrichtungen, wie sie durch Intoximeters, Inc., 1901 Locust Street, St. Louis, Mo., USA, unter dem Warenzeichen ALCO-SENSOR vertrieben werden, und insbeson­ dere bei Vorrichtungen, die mit Brennstoffzellen ausgerü­ stet sind, welche so aufgebaut sind, wie es in den US 4 487 055 und 4 770 026 beschrieben ist, auf die bezüglich weite­ rer Einzelheiten verwiesen wird.

In Atemalkoholtestvorrichtungen, wie sie gegenwärtig kom­ merziell eingesetzt werden und in welchen Brennstoffzellen benutzt werden, besteht die herkömmliche Methode zum Be­ stimmen des Atemalkohols darin, eine Spitzenspannung an ei­ nem Widerstand aufgrund des Stroms von Elektronen zu mes­ sen, der aus der Oxidation von Atemalkohol an der Oberflä­ che der Brennstoffzelle erzielt wird. Dabei gibt es eine Anzahl von Problemen. Die Spitzen werden mit wiederholter Beaufschlagung durch Alkohol vorübergehend niedriger. Die Spitzen verändern sich außerdem mit der Temperatur. Um eine hohe Spitzenspannung zu erzeugen, ist es üblich, an die Ausgangsklemmen der Brennstoffzelle einen hohen externen Widerstand in der Größenordnung von tausend Ohm anzuschlie­ ßen, aber die Verwendung eines so hohen Widerstandes er­ zeugt eine Spannungskurve, die auf die Spitze ansteigt und für eine unakzeptabel lange Zeit auf einem hohen Plateau bleibt. Zum Überwinden dieses Problems sorgen gegenwärtige Systeme für das Kurzschließen der Klemmen, wodurch die Spannung auf null abfällt, während der Kurzschluß an den Klemmen vor­ handen ist. Es ist jedoch weiterhin notwendig, die Zelle sich wieder erholen zu lassen, weil, wenn der Kurzschluß in weniger als einer halben bis zwei Minuten nach der an­ fänglichen Spitzenzeit, z. B., beseitigt wird, die Spannung hochkriecht. Spitzenwerte für dieselbe Konzentration von Alkohol nehmen mit wiederholtem Gebrauch ab, ob die Klemmen kurzgeschlossen sind oder nicht, und verlangen 15-25 Stunden, um ihre ur­ sprünglichen Werte zurückzugewinnen.

Die einzelnen Brennstoffzellen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. Alle sacken ab, wenn sie mit Alkohol in schneller Aufeinanderfolge wiederholt beaufschlagt werden. Mit der Zeit nimmt ihre Empfindlichkeit auf einen Punkt ab, bei dem sie nachgeeicht oder ausgetauscht werden müssen. Gegenwärtig werden die Zellen ausgetauscht, wenn sie ihren Spitzenwert zu langsam erreichen, wenn sie zu langsam auf ein Grund­ linienausgangssignal zurückkehren, wenn das Ausgangssignal an der Spitze über die praktische Eichung hinaus abnimmt oder wenn die Hintergrundspannung beginnt, ü­ bermäßig zu kriechen, nachdem der Kurzschluß an den Zellenklemmen entfernt wor­ den ist.

Die US 5 048 321 von Chow beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Unterschei­ dung von Alkoholen, die nicht Ethanol sind, in Atemproben. Bei diesem Verfahren wer­ den Spannungen aus Brennstoffzellen in schneller Abfolge abgegriffen, um bei Einfüh­ rung einer Probe mit bekanntem Ethanolgehalt den Anstieg einer Kurve von einer Ein­ gangsbasislinie auf einen Spitzenwert festzulegen. Dabei wird eine Spitzenspannung bestimmt, ein Endpunkt festgelegt, die Fläche unter der Kurve von der Einführung der Probe bis zu dem Endpunkt bestimmt und es werden zumindest zwei weitere Flächen unter der Kurve zwischen der Spitze und dem Endpunkt, eine Spitzenfläche zwischen der Spitze und einem relativ nahe der Spitze liegenden Punkt auf der Kurve sowie eine Spurfläche zwischen dem Endpunkt und einem Punkt, der näher dem Endpunkt als der Spitzenfläche liegt, bestimmt. Die gleichen Werte bzw. Flächen werden anschließend für eine Probe ermittelt, die einen Alkohol enthält, der nicht Ethanol ist. Die Unterschei­ dung der Alkohole erfolgt anschließend durch elektronischen Vergleich der jeweils er­ mittelten Daten.

Die US 4 770 026 von Wolf beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, die einen Meßwert des Atemalkohols liefern, der weitgehend frei von den Nachteilen ist, die frü­ her aufgetreten sind, als Brennstoffzellen für diesen Zweck benutzt worden sind. Sie bleiben jedoch von den charakteristischen Änderungen in der Ansprechkurve einer Brennstoffzelle abhängig, die durch wiederholte Beaufschlagung mit Alkohol und durch Alterung verursacht werden. Diese Änderungen vergrößern die Zeit, die erforderlich ist, um eine Analyse auszuführen, und verlängern die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Analysen.

Die vorliegende Erfindung verbessert die analytischen Möglichkeiten der in der US 4 770 026 von Wolf beschriebenen Vorrichtung durch Schaffung eines neuen Verfahrens zum Bestimmen des Gehaltes an Atemalkohol oder an anderen gasförmigen Be­ standteilen eines Gemisches. Die Verbesserung ist auf eine breite Vielfalt von anderen elektronischen Analysierschaltungen anwendbar, die Brennstoffzellendetektoren zuge­ ordnet sind, und bei Instrumenten zum Messen einer breiten Vielfalt von reaktionsfähi­ gen flüchtigen Bestandteilen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Zeit zu reduzieren, die erforderlich ist, um den Gehalt an Atemalkohol oder von anderen reaktionsfähigen Gasen zu bestimmen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung nach Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung bilden die Gegenstände der jeweiligen Unteransprüche.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, allgemein ausgedrückt, ein verbessertes Verfahren zum Messen der Atemalkoholkonzentration geschaffen, bei dem eine Atemprobe in eine Brennstoffzelle eingebracht wird, wobei die Anzahl der Elektronen aus der Brennstoffzelle, die aus einer Oxidation des Alkohols in dem Atem resultieren, auf einen Spitzenwert ansteigt und anschließend auf eine im wesentlichen stetige Minimalbasis abfällt, um eine Kurve zu bilden.

Durch die Erfindung werden die Berechungserfordernisse für eine solche Analyse re­ duziert.

Ferner wird durch die Erfindung die Länge der Zeit reduziert, die zwischen aufeinan­ derfolgenden Analysen erforderlich ist.

Schließlich wird durch die Erfindung jeder Fehler bei einer Atemalkoholbestimmung eliminiert, der durch Resteffekte eines vorherigen Tests erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung schafft ein stark vereinfachtes Verfahren zum Bestimmen der Fläche unter der Kurve mit ei­ nem hohen Grad an Genauigkeit.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß diese Kurve, ungeachtet des Reaktionspartners (z. B. Alko­ hol, Kohlenmonoxid, Wasserstoff oder eine andere chemische Verbindung, für die die Brennstoffzelle zur Reaktion vorge­ sehen ist), der Konzentration des Reaktionspartners oder des Alters der Brennstoffzelle eine Lognormalverteilungs­ kurve ist. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der gesamte Flächeninhalt unter der Kurve bestimmt, indem zwei Punkte auf der Kurve identifiziert und die Parameter be­ rechnet werden, die die gesamte Kurve sowie die gesamte Fläche unter dieser Kurve definieren, wodurch ein Meßwert von im wesentlichen sämtlichen Elektronen geschaffen wird, die durch die Oxidation (oder Reduktion) des Alkohols oder eines anderen Reaktionspartners erzeugt werden, und ein deutliches Signal, das diese Fläche darstellt, wird er­ zeugt. Das bevorzugte Verfahren beinhaltet zwei zusätzliche Schritte: erstens, einen Schritt zum Festlegen eines abso­ luten Grundlinienausgangssignals der Zelle (falls über­ haupt) und zum Identifizieren von Punkten auf der Kurve re­ lativ zu dieser Grundlinie, und zweitens, einen Schritt zum Festlegen eines sekundären Grundlinienausgangssignals un­ mittelbar vor dem Einbringen einer Probe in die Brennstoffzelle, um das Vorhandensein von Resteffekten aus einem vorherigen Test (wenn überhaupt) zu bestimmen, wobei der Wert derselben benutzt wird, um einen Korrekturwert für den anschließenden Test mathematisch zu bestimmen. Der Korrekturwert basiert vorzugsweise auf dem Quadrat des sekundären Grundlinienwertes, um die Fläche unter dem Ende der vorherigen Kurve zu berücksichtigen.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ge­ schaffen, um einen Reaktionspartner in einer gasförmigen Probe durch Reagierenlassen des Reaktionspartners in einer Brennstoffzelle zu messen, die einen Strom erzeugt, der über Ausgangsklemmen durch eine äußere Schaltung fließt. Der Strom besteht aus denjenigen Elektronen, die in irgend­ einem Zeitpunkt durch die Umwandlung der zu analysierenden Substanz erzeugt werden, wobei der Strom aufgrund des Vor­ handenseins des Reaktionspartners in Kontakt mit der Brenn­ stoffzelle ansteigt und wieder auf einen Grundwert abfällt, um eine Strom-Zeit-Kurve zu bilden, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist zum Berechnen der Parameter der extrapolierten Lognormalkurve, eine Einrichtung zum Bestim­ men der Fläche unter der Kurve, eine Einrichtung zum Ein­ stellen auf den Resteffekt eines vorherigen Tests und eine Einrichtung zum Anzeigen eines Wertes, der die Reaktions­ partnerkonzentration als eine Funktion der Fläche anzeigt.

In der bevorzugten Vorrichtung nach der vorliegenden Erfin­ dung hat ein externer Widerstand an den Ausgangsklemmen der Brennstoffzelle einen Widerstandswert, der hoch genug ist, um ein Ableiten von beträchtlichem Strom aus dem Stromver­ stärker zu vermeiden, aber niedrig genug ist, um die Stabi­ lität der Zelle zwischen Tests aufrechtzuerhalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden un­ ter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild, das eine illustrative Ausfüh­ rungsform der Schaltung nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Stromkurve zeigt, die durch die Schaltung nach Fig. 1 erzeugt wird;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Stromkurve zeigt, die durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird, welche gerade zuvor mit Alkohol beaufschlagt worden ist oder für eine lange Zeit­ spanne in Gebrauch gewesen ist;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Stromkurve zeigt, welche durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird, die sich von einer vor­ hergehenden Beaufschlagung mit Alkohol nicht vollständig erholt hat, und das weiter die Korrektur der Resteffekte des früheren Tests gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Stromkurve zeigt, welche durch eine Brennstoffzelle erzeugt wird, deren praktische Nutzlebensdauer in einem kommerziellen Alkoholatemtestin­ strument entweder verstrichen ist oder die an einen großen externen Widerstand angeschlossen ist, und

Fig. 6 ein Logikdiagramm eines Computerprogramms zum Aus­ führen des bevorzugten Verfahrens.

Gemäß den Zeichnungen, auf die nun Bezug genommen wird, und insbesondere gemäß Fig. 1 bezeichnet in einer Schaltung, die eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung darstellt, die Bezugszahl 1 eine Brennstoffzelle mit Klem­ men 2, 3 und 4. Die Klemmen 3 und 4 sind Ausgangsklemmen, und die Klemme 2 ist eine Vorspannungselektrode, die vor­ handen sein kann oder nicht, je nach dem Typ der Brenn­ stoffzellenkonfiguration, gemäß bekannter Praxis. Ein Wi­ derstand 5 ist an die Klemmen 3 und 4 angeschlossen. Der Widerstand 5 hat zu Veranschaulichungszwecken einen Wider­ standwert von 1,5 Ohm. Im praktischen Gebrauch kann dieser Wert breit variieren, beispielsweise von 1,5 Ohm bis 1000 Ohm. Ein Kondensator 6 ist ebenfalls an die Klemmen 3 und 4 angeschlossen. Der Kondensator 6 hat in dieser Ausführungs­ form eine Kapazität von 0,1 µF. Die Klemme 3 ist mit dem negativen Eingang eines Operationsverstärkers 9 verbunden. Die Klemme 4 ist mit einem gemeinsamen Anschluß oder Masse 13 verbunden, was auch für den positiven Eingang des Opera­ tionsverstärkers gilt. In dieser Ausführungsform liefert ein 25-Kiloohm-Potentiometer 8 eine Rückführung zur Ver­ stärkungssteuerung, und ein 2,2-µF-Kondensator 7 sorgt für das Glätten des Ausgangssignals. In dieser Ausführungsform ist ein Potentiometer 10 mit den Offset-Klemmen des Opera­ tionsverstärkers verbunden und liefert einen Null-Offset für das Operationsverstärkerausgangssignal. Der Ausgang des Operationsverstärkers 9 ist mit dem Eingang eines A/D-Wand­ lers 11 elektrisch verbunden. Der Ausgang des A/D-Wandlers 11 ist mit einem Spitzenpunkt- und Zweitpunktdetektor 12 elektrisch verbunden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird wie in der US 4 770 026 von Wolf ein Ausgangswert erzeugt, der den Prozentsatz an Atemalkohol anzeigt. Dieser Wert ist eine Funktion der Ge­ samtfläche unter der Kurve (Fig. 2-5), die durch das hier beschriebene Verfahren erzeugt wird. Anders als bei der US 4 770 026 von Wolf wird der Wert aus einer Behandlung der Kurve als eine Lognormalkurve und durch Bestimmen nur des Spitzenpunktes und eines Punktes an dem Ende der Kurve ge­ wonnen.

Bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung mit der beschriebenen Vorrichtung wird ein Brennstoffzellen­ grundlinienstrom bestimmt, indem das Ausgangssignal des Brennstoffzellenkreises ohne vorhandenen Alkohol gemessen wird. Die Vorrichtung wird dann durch Verwendung eines Standards geeicht, weil jede Brennstoffzelle wahrscheinlich etwas andere Eigenschaften haben wird. Die berechnete Flä­ che, die erzielt wird, muß durch einen Faktor dividiert werden, so daß das angezeigte Ergebnis das Blutalkoholäqui­ valent des benutzten Atemstandards ist. Die verschiedenen Methoden zum Berechnen und Benutzen dieses Faktors werden für den einschlägigen Fachmann auf der Hand liegen. In dem vorliegenden Beispiel wurden die folgenden Formeln benutzt.

Eine übliche Definition der Lognormalverteilungskurve ist:

Y = a.exp[-0,5.(ln(X/b))/c)²]

wobei:
a = Amplitude
b = Mitte
c = Breite

Die Formel für die Fläche unter dieser Kurve lautet:

Fläche = a.b.c.e^(c2/2).(2π)^1/2

Die Werte von a und b werden bestimmt, indem die Vorrich­ tung zum Messen des Spitzenpunktes auf der Kurve benutzt wird. Das wird erreicht durch regelmäßiges Überwachen des Ausgangssignals der Brennstoffzelle und Bestimmen des maximalen Ausgangssignals der Brennstoffzelle (eingestellt auf die Brennstoffzellengrundlinie) (a) und die Zeit ab dem Beginn der A­ nalyse bis zu dem Punkt, in welchem das Spitzenausgangssignal auftrat (b). Der Wert von c kann aus den Werten von a, b und den Koordinaten eines weiteren Punktes auf der Kurve gewonnen werden. Dieser Punkt wird auf der Basis der gewünschten Ge­ schwindigkeit der Analyse und der Genauigkeit der Analyse gewählt. Durch Wählen eines Punktes zu einer späteren Zeit (langsamere Analyse) wird die Genauigkeit der Flächenbestimmung vergrößert, und durch Wählen eines Punktes zu einer früheren Zeit (schnellere Analyse) wird die Genauigkeit der Flächenbestimmung verringert. Der zweite Punkt kann zu einer festen Zeit nach dem Erfassen der Spitze bestimmt wer­ den, oder er kann mit einem festen Wert relativ zu der Spitzenhöhe bestimmt werden, z. B. 0,66-0,06-mal der Scheitelhöhe. Die letztgenannte Lösung hat den Vorteil, daß, wenn die Brennstoffzelle altert, die Genauigkeit der Vorrichtung konstant bleibt, aber die Bedienungsperson gewarnt wird, die Zelle auszutauschen, wenn die Analysierzeit zu lang wird.

Für irgendeinen Punkt auf der Kurve nach dem Spitzenpunkt kann der Wert von c für die obige Flächenberechnung aus folgender Formel gewonnen werden:

c = (ln(u/b))/(-2.ln(v/a))^1/2

wobei
u = X (Zeit), und
v = Y (Ampère-Grundlinie).

Ein sekundärer Grundlinienstrom ("Testgrundlinie") wird während zwei oder drei Se­ kunden bestimmt, bevor die Alkoholprobe in die Brennstoffzelle eingebracht wird. Die­ ser Wert wird benutzt, um die Existenz und den Grad der Restaktivität aufgrund eines vorherigen Tests zu bestimmen. Ein Korrekturwert, der die Fläche unter dem Ende der Kurve aus einem vorherigen Test (oder vorherigen Tests) repräsentiert, wird durch folgende Formel abgeschätzt:

Korrekturwert = X²/K

wobei:
X = der Testgrundlinienstrom - der Brennstoffzellengrundlinienstrom, und
K = ein konstanter Wert, der für eine bestimmte Brennstoffzelle bestimmt wird.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 wird die Fläche unter der Kurve 31 durch das obige Verfahren bestimmt, und die Fläche, die einem vorherigen Test zuzuschreiben ist, wel­ cher durch die Fläche unter der Linie 33 angezeigt wird, wird von der Gesamtfläche subtrahiert. Die resultierende Fläche ist durch die Fläche unter der Kurve 35 gezeigt.

Es ist durch Experimente festgestellt worden, daß die Form der tatsächlichen Aus­ gangskurve der Brennstoffzelle in einem kommerziellen Atemanalysiergerät sich etwas von einer wahren Lognormalkurve unterscheidet. Es wird angenommen, daß diese Differenz durch Faktoren verursacht wird wie die endliche Zeit, die erforderlich ist, um die Probe in die Brennstoffzellenkammer zu ziehen. Trotzdem hat es sich gezeigt, daß sich die Fläche unter der tatsächlichen Kurve nur um etwa 0,1% von der Fläche unter einer wahren Lognormalkurve unterscheidet. Deshalb dürfte die Genauigkeit des vor­ liegenden Verfahrens deutlich innerhalb der Toleranzen der meisten analytischen Ver­ wendungszwecke liegen.

Es ist zu erkennen, daß, nachdem sie geeicht worden ist, die Vorrichtung einen ge­ nauen Meßwert des Gesamtalkoholgehalts der Probe liefern wird, ungeachtet der An­ fangshöhe der spitze oder der Parameter der Kurve. Demgemäß werden Variationen in der Spitzenhöhe als ein Ergebnis des wiederholten Gebrauches oder einer Ver­ schlechterung der Brennstoffzelle oder als Ergebnis von unterschiedlichen Temperatu­ ren keine Auswirkung auf die Genauigkeit der Alkoholbestimmung haben. In der Praxis besteht der Effekt aufgrund einer Verschlechterung der Zelle mit der Zeit darin, daß die Zeit verlängert wird, innerhalb welcher die Messung auszuführen ist. Wenn z. B. eine Meßzeit von neunzig Sekunden als die längste praktische Zeitgrenze im Feldge­ brauch genommen wird, dann kann die Zelle für eine lange Zeit benutzt werden, ohne ausgetauscht zu werden. Wenn es irgendeine Frage der Eichung gibt, kann die Vorrichtung mit einem Alkoholstandard getestet werden.

Zahlreiche Variationen im Aufbau der Vorrichtung und in der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung, die im Schutzbereich der beigefügten Ansprüche liegen, werden für den Fachmann im Lichte der vorstehenden Offenbarung auf der Hand liegen. Lediglich als Beispiel und nicht zur Beschrän­ kung der Erfindung sei angegeben, daß der Widerstandswert des Widerstands zwischen den Brennstoffzellenausgangsklem­ men der bevorzugten Vorrichtung gegenüber dem gezeigten Wert etwas vergrößert oder verkleinert werden kann, aber immer im Vergleich zu der herkömmlichen Brennstoffzellena­ temanalysiervorrichtung niedrig sein wird, in welcher der externe Widerstand zwischen den Klemmen zwischen 300 und 1000 Ohm liegt. Die Ausgangsspannung der Zelle kann an dem externen Widerstand in einer herkömmlicheren Atemanalysier­ vorrichtung gemessen werden, indem die positive Klemme der Brennstoffzelle mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers verbunden wird. Diese Konfiguration führt zu einem etwas langsameren Ansprechen, da der Elek­ tronenstrom durch den Widerstand behindert wird. Die Erfin­ dung ist zwar bei Verwendung bei einer Atemethanolanaly­ siervorrichtung beschrieben worden, und wird zwar insbeson­ dere in einer solchen Vorrichtung verwendet, sie kann je­ doch bei anderen Instrumenten verwendet werden, bei denen eine Brennstoffzelle benutzt wird, um quantitative Bestim­ mungen eines flüchtigen, reaktionsfähigen Bestandteils ei­ nes Gases zu machen. Beispiele von solchen Vorrichtungen sind Atemanalysiervorrichtungen, welche flüchtige Bestand­ teile in dem Atem unterscheiden, wie z. B. die in der US 5 048 321 beschriebene Vorrichtung zum Unterscheiden von Alkoholen; Sauerstoffverbrauchsanalysiervorrichtungen; Blut­ bestandteilanalysiervorrichtungen, wie sie in der US 3 994 799 beschrieben sind, Formaldehydsensoren; Kohlenmonoxid­ sensoren: und Wasserstoffsulfidsensoren. Bei Verwendung in Instrumenten, die dafür ausgelegt sind, mehrere Reak­ tionsmittel in einer einzelnen Probe zu erkennen, können die Reaktionspartner durch das Verfahren nach der vor­ stehend erwähnten US 5 048 321 unterschieden werden oder durch bekannte Verfahren zum Unterscheiden von Populatio­ nen, die eine Lognormalverteilung haben, wie z. B. das Ver­ fahren, das in der US 4 128 884 beschrieben ist. Diese Va­ riationen sind lediglich illustrativ.

Claims (16)

1. Verfahren zum Messen der Konzentration eines Reaktionspartners in einer gasför­ migen Probe, bei dem die Probe in eine Brennstoffzelle eingebracht wird, der Reakti­ onspartner in der Brennstoffzelle zur Reaktion gebracht wird und ein Ausgangssignal der Brennstoffzelle, das aus der Reaktion des Reaktionspartners resultiert, gemessen wird, wobei das Ausgangssignal auf eine Spitze ansteigt und anschließend auf eine im wesentlichen stetige Minimumbasis absinkt, um eine Kurve zu bilden, gekennzeichnet durch Analysieren der Kurve als eine Lognormalkurve, wobei das Verfahren einen Schritt beinhaltet, die Spitze der Kurve zu bestimmen, einen Schritt, einen Punkt auf der Kurve zwischen der Spitze und dem Minimum zu bestimmen, und einen Schritt, die gesamte Fläche unter der Kurve aus der Identifikation der Spitze und des Punktes zu berechnen, indem die Fläche unter der Kurve aus der Gleichung
Fläche = a.b.c.e^(c2/2).(2π)^1/2
mit a = Amplitude, b = Mitte und c = Breite bestimmt wird, wobei die Werte für a und b durch Messen des Spitzenpunktes auf der Kurve und der Wert für c mittels der Formel
c = (ln(u/b))/(-2.ln(v/a)^1/2
mit u = X (Zeit) und v = Y (Ampère-Grundlinie) bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schritt, ein Brennstoffzel­ lengrundlinienausgangssignal der Zelle festzulegen, einen Schritt, eine Testgrundlinie festzulegen, kurz bevor die Reaktion des Reaktionspartners beginnt, und einen Schritt, einen Korrekturwert aus der Brennstoffzellengrundlinie und der Testgrundlinie zu be­ rechnen, wobei der Korrekturwert die Restauswirkung eines früheren Tests repräsen­ tiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Schritt, eine Anfangsflä­ chenberechnung relativ zu der Brennstoffzellengrundlinie zu machen und den berech­ neten Korrekturwert zu subtrahieren.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßperiode kürzer ist als in der Größenordnung des Fünfzehnfachen der Länge der Zeit zwischen dem Beginn der Reaktion und dem Erreichen eines Spitzenausgangs­ signals.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßperiode kleiner ist als größenordnungsmäßig das Achtfache der Länge der Zeit zwischen dem Beginn der Reaktion und dem Erreichen eines Spitzenausgangssignals.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ aktion eine Oxidation des Reaktionspartners ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­ aktionspartner Ethanol ist und daß das Verfahren einen Schritt beinhaltet, eine Atem­ probe in die Brennstoffzelle einzubringen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Schritt, ein deutliches Signal zu erzeugen, das die Konzentration des Reaktionspartners als eine Funktion der Fläche darstellt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal ein elektrischer Strom ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Reaktionspartner in der Brennstoffzelle zur Reaktion gebracht wird, um einen Fluß von Elektronen zu erzeugen, wobei der Fluß von Elektronen auf eine Spitze ansteigt und anschließend auf eine im wesentli­ chen stetige Minimumbasis absinkt, um eine Kurve zu bilden, und bei dem der Fluß von Elektronen aus der Brennstoffzelle, der aus der Reaktion des Reaktionspartners resultiert, durch Bestimmen der Fläche unter der Kurve gemessen wird, gekennzeich­ net durch einen Schritt, die bestimmte Fläche auf die Restauswirkung eines früheren Tests einzustellen, indem die einem früheren Test zuzuschreibende Fläche von der bestimmten Fläche subtrahiert wird, und durch einen anschließenden Schritt, einen Wert zu erzeugen, der die Reaktionspartnerkonzentration als eine Funktion der einge­ stellten Fläche angibt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ein­ stellens auf die Restauswirkung eines früheren Tests einen Schritt beinhaltet, ein Brennstoffzellengrundlinienausgangssignal der Zelle festzulegen, einen Schritt, eine Testgrundlinie festzulegen, kurz bevor die Reaktion des Reaktionspartners beginnt, und einen Schritt, einen Korrekturfaktor aus der Brennstoffzellengrundlinie und der Testgrundlinie zu berechnen, wobei der Korrekturfaktor die Restauswirkung eines frü­ heren Tests repräsentiert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Be­ rechnens eines Korrekturwertes einen Schritt beinhaltet, die Differenz zwischen der Testgrundlinie und der Zellengrundlinie zu finden, einen Schritt, die Differenz zu quad­ rieren, und einen Schritt, die quadrierte Differenz zu skalieren.

13. Vorrichtung zum Messen eines Reaktionspartners in einer gasförmigen Probe, in­ dem der Reaktionspartner in einer Brennstoffzelle (1) zur Reaktion gebracht wird, wel­ che einen Strom erzeugt, der über Ausgangsklemmen (3, 4) durch eine externe Schaltung fließt, um ein Signal zu erzeugen, wobei das Signal aufgrund des Vorhan­ denseins des Reaktionspartners in Kontakt mit der Brennstoffzelle ansteigt und wieder auf einen Grundwert absinkt, um eine Signal-Zeit-Kurve (31) zu bilden, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Bestimmen einer Spitze der Kurve (31), durch eine Einrichtung (12) zum Bestimmen eines zweiten Punktes auf der Kurve und durch eine Einrichtung (12) zum Extrapolieren der Fläche unter der Kurve (31) als eine Lognor­ malkurve auf der Basis des ersten Punktes und des zweiten Punktes.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Justie­ ren der Fläche unter der Kurve (31) für die Restauswirkung eines früheren Tests.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Justieren der Fläche unter der Kurve (31) eine Einrichtung aufweist zum Speichern einer Testgrundlinie, kurz bevor die Reaktion des Reaktionspartners beginnt, und eine Einrichtung zum Berechnen eines Korrekturfaktors aus der Brennstoffzellengrundlinie.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionspartner Alkohol ist und daß die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist zum Einleiten einer Atemprobe in die Brennstoffzelle (1).