NL7908806A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van het meettijdstip bij controletoestellen voor het alcoholgehalte in de uitgeademde lucht. - Google Patents

Description

fc i

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van het meettijdstip bij controletoestellen voor het alcoholgehalte in de uitgeademde lucht.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze overeenkomstig de aanhef van de conclusie 1, en op een inrichting voor het toepassen van de werkwijze.

Volgens de bekende opvatting over het mechanisme van het 5 alcoholafgeven door het menselijke lichaam aan de ademhalingslucht, kan een betrouwbaar ademhalingsalcoholmonster pas worden genomen, wanneer een met de dode ruimte van de proefpersoon overeenkomend volume, dat geen deel kon hebben aan de gaswisseling met de long, reeds is uitgeademend, en wanneer bovendien wordt gewacht totdat 10 de zogenoemde "diepe longenlucht" (longblaasjeslucht) aanwezig is, en de alcoholconcentratie als gevolg daarvan een verzadigingswaarde heeft aangenomen.

Deze opvatting wordt weersproken door nieuwere resultaten.

Deze geven aan, dat de gemeten alcoholconcentraties spontaan bij het 15 begin van het uitademen kunnen beginnen te stijgen. Uit deze metingen kan de gevolgtrekking worden gemaakt, dat de alcoholconcentratie in de uitademingslucht niet alleen wordt verschaft door de in de long tot stand gebrachte gaswisseling met het bloed en uit de dode ruimte, maar in belangrijke mate ook door de in de luchtwegen, dus de tot 20 nu toe dode ruimten, aanwezige andere lichaamsvloeistoffen.

Een bekende inrichting voor het bepalen van de alcoholconcentratie meet de alcohol in de ademhalingslucht op een door een tijdsturing vastgelegd tijdstip. Dit tijdstip wordt bepaald door het aflopen van een binnen de uitademingstijdruimte beginnen, voor-25 af bepaalbaar tijdsverloop. De ademhalingsluchtdoorvoer mag hierbij binnen dit tijdsverloop niet onder een vastgelegde minimum 7908806 * * 2 doorvoer dalen, en verder altijd slechts in de uitademingsrichting stromen. Wanneer deze twee voorwaarden niet zijn vervuld, stelt een foutendetector de ongeldigheid vast van demeting. Het voorafbepaalde tijdsverloop moet verzekeren, dat de proefpersoon op het meettijd-5 stip reeds de lucht uit de mondholte en de luchtpijp heeft uitgeademd; en het meettoestel dan de alcoholconcentratie meet van de ademhalingslucht uit de longblaasjes van de long. Het aflopen van het voorafbepaalde tijdsverloop wordt bepaald door het tijdstip, waarop een minimum ademhalingsluchtvolume van bij voorkeur althans 10 80% van het totale ademhalingsluchtvolume, is uitgeademd. Een inte grator kan de ademhalingsluchtdoorvoer bij het in- en uitademen met de tijd integreren, en daaruit het aflopen vaststellen van het tijdsverloop na het minimum ademhalingsluchtvolume. Deze uitvoeringsvorm moet onafhankelijk zijn vande lichaamsbouw van de proefpersonen. 15 De werkwijze is echter niet beveiligd tegen meetfouten, bepaald door de proefpersoon, die niet gewillig is. Door een bewust oppervlakking inademen kan een veel te klein ademhalingsvermogen worden voorgespiegeld. Het dan zich automatisch bij bijvoorbeeld 80# van het totale ademhalingsvolume instellende minimum ademhalingsluchtvolume 20 kan bij het onderzoek dan praktisch alleen afkomstig zijn uit de mondholte en de keelruimte. De voor een nauwkeurige meetwaarde beslissende longblaasjeslucht wordt dan niet volledig geregistreerd (Duits Offenlegungsschrift 2.U28.352).

Volgens een andere bekende meetwerkwijze en bij het 25 dienovereenkomstig uitgevoerde ademhalingsalcoholmeettoestel wordt in de uitademingslucht zowel het CO^-gehalte gemeten, als het alcoholgehalte. Uitgaande van de gedachte, dat het CO^-gehalte een maat is voor de wisseling van 0^ in de long, moet een hoger CO^-gehalte wijzen op ademhalingslucht uit de long. Het meettoestel meet voor 30 het onderzoek eerste onafgebroken het C02-gehalte van de uitgeademde lucht om na het bereiken van de voorafbepaalde drempelwaarde (volgens het uitvoeringsvoorbeeld is dit ^,5% COg), het alcoholmeetgedeelte in te schakelen om dan het ademhalingsalcoholgehalte te meten. Een onnauwkeurigheid van deze werkwijze ligt in de individuele COg-waar-35 den, die onderworpen zijn aan sterke schommelingen. Derhalve is een 7908806 fc i 3 algemeen geldende drempelwaarde niet vast te leggen. De ene proefpersoon zal de drempelwaarde helemaal niet bereiken, waarbij bij andere proefpersonen ondanks het overschrijden nog geen lucht uit de long aanwezig is. Bovendien is een toestel, waarmee twee ver-5 schillende gassen met de concentraties daarvan kunnen worden bepaald, zeer kostbaar en gevoelig (Amerikaans octrooischrift 3.830.630) zijn.

Een verdere bekende werkwijze en de inrichting voor het toepassen daarvan, gaan er vanuit, dat alleen de werkelijke alcohol-concentratie in de ademhalingslucht wordt geregistreerd, wanneer 10 het gedeelte van de uitgeademde lucht wordt onderzocht op de alco-holwaarde daarvan, welk gedeelte in de long en in de longblaasjes in evenwicht is kunnen komen met de alcoholconcentratie van het bloed. Derhalve moet de heen en weer gaande lucht uit de mond- en keelruimte en de menglucht van de longblaasjeslucht meettechnisch worden ge-15 scheiden.

De werkwijze en ook de inrichting daarvoor lossen deze opgave op door middel van een infrarood meettoestel, dat gedurende het nemen van monsters voortdurend de momentele alcoholconcentratie meet.

20 In een drempelwaardevergelijker wordt de verandering met de tijd van de meetwaarde vastgesteld, welke verandering de maat vormt voor de stijgingssnelheid van de alcoholconcentratie.

Het doorgeven van een meetwaarde naar de aanwijzing vindt pas plaats, wanneer de stijgingssnelheid onder een voorafbe-25 paalde drempelwaarde is gekomen. Deze eerste voorwaarde volgt uit het feit, dat met het dalen van de stijgingssnelheid, het gedeelte heen en weer gaande lucht uit de mond- en keelruimte steeds kleiner wordt, en zich bij het onder de drempelwaarde komen dan alleen nog longblaasjeslucht bevindt in het meetkanaal van de inrich-30 ting. Als verdere voorwaarde voor het doorgeven van de meetwaarde moet de door een stromingsmeter bepaalde stromingssnelheid van de uitademingslucht tot aan het doorgeven van de meetwaarde gedurende een voorafbepaald tijdvak boven een voorafbepaalde waarde hebben gelegen. Deze verde voorwaarde verzekert het voorziene aflopen van 35 de meetwerkwijze. De meting van de alcoholconcentratie vindt plaats 7908805 ft -t k door een in de ademhalingsluchtstroom opgesteld infrarood meettoestel met een korte aanspreektijd. Nadelig is, dat als gevolg van de hoge oplossing van de meetwaarde, zoals deze voor de bepaling van de stijgingssnelheid nodig is, een kostbaar infrarood meettoestel 5 nodig is. Het betrouwbaar registreren van het gedeelte longblaasjeslucht kan met eenvoudige, goedkope, maar langzame alcoholmeettoes-tellen niet worden uitgevoerd (Duits Offenlegungsschrift 2.610.518).

In het algemeen kan de stand van de techniek worden verdeeld in twee categorieën: ^ a) uitademing van een minimum volume als produktstroming x tijd, als integraal over de stroming of volumetrisch, b) correlatie met het verloop met de tijd van de gedurende het uitademen veranderende gasparameter, zoals bijvoorbeeld de temperatuur, de alcoholconcentratie of 15 de COg-concentratie.

Nadelig van de categorie a) is, dat het vastleggen van het minimum volume niet geschiedt voor elke proefpersoon individueel, en dat geen rekening is gehouden met nieuwe metingen, die hebben aangetoond, dat de hoogte van de bereikte alcoholconentratie niet 20 alleen een functie is van het uitgeademende volume, maar evenzeer een functie van de tijd. Bij een duidelijk sneller of duidelijk langzamer uitademen van een en hetzelfde volume, komen verschillende alcoholwaarden aan de dag. Wanneer de proefpersoon voor het uitademen, de lucht in hoofdzaak vasthoudt, onstaat reeds na het uitade-25 men een betrekkelijk klein volume met een hoge alcoholwaarde. Een verder kenmerk van deze categorie a) is, dat de stroming moet worden bewaakt, opdat de proefpersoon niet tussentijds verse lucht inademt.

Bij de categorie b) is het nadelig, dat kostbare toestel-30 len, zoals een alcoholtaster met een hoge tijdoplossing of een aanvullende COg-taster, moeten worden toegepast of dat de correlatie zoals via de temperatuur, niet betrouwbaar kan worden vastgesteld.

De opgave van de uitvinding is een eenvoudige en betrouwbare werkwijze en een daarvoor bestemde inrichting voor het bepalen 35 van heet meettijdstip bij controletoestellen voor het alcoholgehalte in de uitgeademde lucht, waarmee het gehele veelvoud mogelijke 7908806 it £ 5 proefpersonen onder alle omstandingheden kan worden geregistreerd.

Voor wat betreft de werkwijze volgt de oplossing van deze opgave uit het onderscheidende kenmerk van de conclusie 1. Een voordelige verdere uitvoering van de werkwijze is beschreven in 5 de conclusie 2.

De onderhavige werkwijze maakt op voordelige wijze nuttig gebruik van de nieuwe kennis, dat de alcoholconcentratie in de uitademingslucht integrerend is samengesteld uit zowel het gedeelte uitademingslucht uit de long, als uit de overige ademhalings-10 organen. Derhalve kan ook de bij het begin van het uitademen stromende ademhalingslucht worden benut voor het bepalen van het meettij dstip. Het leiden van de uitademingslucht in de meetkamer, dat wil zeggen het monster voor het alcoholmeettoestel, vindt plaats bij het bereiken van de afkoeling van het warmtevermogen C met de 15 temperatuur ΔΤ. De afkoeling is afhankelijk van het in totaal voorbij gestroomde luchtvolume en de tijdsduur, waarin dit volume voorbij stroomt. De voorwaarde voor het tijdstip van het monstememen is derhalve vervuld door een in korte tijd uitgeademd grondvolume of door een in een langere tijd uitgeademd klein volume. In beide 20 gevallen wordt een betrouwbare alcoholmeetwaarde verkregen. De individuele verschillen van de afzonderlijke proefpersonen hebben hierbij geen invloed op het meetresultaat.

Voor het bepalen van het meettij dstip moet alleen het temperatuursverschil ΔΤ aan het warmt evermogen C worden vastgesteld.

25 Ingewikkelde volumemetingen van de uitgeademde lucht en/of stromings-metingen, eventueel aanvullend betrokken op de meettijden, zijn niet nodig.

Met de verwarming van het warmtevermogen C, ook gedurende het monstememen, kunnen op eenvoudige wijze extreme omgevings-30 omstandigheden worden vereffend.

De inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze overeenkomstig het onderscheidende kenmerk van de conclusie 3, met de voordelige verdere uitvoeringen in de conclusies 1) en 5, tonen de voor het toepassen van de werkwijze benodigde, slechts eenvoudige 35 opbouw. Slechts het warmtevermogen C is nodig. Deze bestaat uit 79 0 88 0 6

fr· "V

6 betrouwbare onderdelen, die ook met betrekking tot het mogelijk naderhand instellen, geen moeilijkheden geven.

Overeenkomstig het ene slechts benodigde, bepalende bouwelement van het warmtevermogen C, ontstaat een overeenkomstig 5 eenvoudige en zodoende in elk opzicht voordelige uitvoering van de overige elementen, in het bijzonder de elektrische onderdelen.

De inrichting garandeert de nauwkeurige monsterneming.

In het bijzonder ook, omdat de proefpersoon niet door onderbreking van de uitademing een kleinere alcoholconcentratie in zijn uitade-10 mingslucht kan voorspiegelen.

De door de gasstroming opgewekte, voorafbepaalde temperatuursverandering ΔΤ wordt door een evenredig daarmee afgevoerde hoeveelheid warmte AQ bereikt. Beide zijn afhankelijk van de tijdsduur van de gasstroming en de daarbij heersende gasdoorvoer Ϋ. Zo 15 is bij een cilindrisch lichaam, de afkoeling ^ evenredig aan de wortel uit de gasdoorvoer. Bij het verschaffen van een vaste temperatuursverandering ΔΤ bij het warmtevermogen C tot aan het monster-nemen, volgt uit de genoemde wortelafhankelijkheid, dat deze voorwaarde voor het monsternemen in eerste benadering eenzelfde betekenis 20 heeft als de voorwaarde, dat het produkt van het tot aan het monster nemen uitgeademde volume en de daarvoor benodigde tijd, constant is. Dit betekent, dat wanneer een proefpersoon kort blaast, hij dienovereenkomstig meer volume moet uitademen om te kunnen voldoen aan de afkoelvoorwaarde, en omgekeerd.

25 Bij de technische uitvoering van het ontwerp, kan reke ning worden gehouden met de omstandigheid, dat na het uitschakelen van de verwarming Pq, die het warmtevermogen C op de aanvangstempe-ratuur TQ brengt, ook een eventueel ongewenste eigen afkoeling zonder gasdoorvoer plaatsvindt. Indien deze eigen afkoeling moet 30 worden voorkomen, kan de verwarming PQ ook na het begin van het uitademen onafgebroken verder worden toegevoerd aan het warmtevermogen C.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: 35 fig. 1 de buis toont voor het leiden van uitgeademd gas, 7908805 ¾ £ 7 fig. 2 het lichaam toont van het warmt eve mogen C, en fig. 3 de elelctrische schakeling toont.

Een "belangrijk onderdeel is het in de uitademingslucht-stroom opgestelde warmtevermogen C. Deze is als metalen lichaam in 5 een cilindrische vorm aangehracht tussen twee,hetlichaam dragende lijven 3 in de huis 1 voor het leiden van ademhalingsgas. In het lichaam 2 zijn door middel van bekende technieken een verwarming (bijvoorbeeld weerstandsdraad of transistor) en een temperatuur-taster 5 (bijvoorbeeld een thermistor) elektrisch geïsoleerd maar 10 met een goede onderlinge warmteaanraking ondergebracht. De betrokken elektrische toevoerleidingen 6 zijn voor het verminderen van de warmteafvoer, geïsoleerd en zo dun mogelijk uitgevoerd. De lijven 3 maken deel uit van een grondplaat 7» en vormen samen een enkel kunststofspuitgietdeel.

15 De elektrische schakeling is te ontlenen aan fig. 3. De temperatuurregelaar 8 regelt de verwarming ^ op de aanvangstempe-ratuur Tq van bijvoorbeeld 120°C, die via de temperatuurtaster 5 wordt gemeten. De regelaar wordt pulserend via de de impulsgever 9 gedreven, die de regelaar in een maatverhouding 1:1 met impuls-20 duren van 0,25 s, stuurt. Een verdere uitgang van de impulsgever wordt in het inverteerorgaan 10 geïnverteerd voor het sturen van de schakelaar 11. De schakelaar 11 geeft zodoende het temperatuurs-signaal vanaf de taster 5 alleen door, wanneer aan de regelaar net geen stuurimpuls ligt. De uitgang van de schakelaar 11 ligt aan 25 een differentieerorgaan 12, aan een bemonster+houdketen 13 en aan een drempelwaardevergelijker 1*1.

Het gedifferentieerde temperatuursignaal uit het different ieerorgaan 12 gaat naar de drempelwaardevergelijker 15 met de drempelwaardegever 16. De afkoeling van het metalen lichaam 2

OQ

tussen twee impulsen komt met dT aan de dag als temperatuursver-

dT dT

andermg en met dt als impulsfrequentie tot —. Wanneer — onder du du de door de drempelwaardegever 16 gegeven drempellicht, geeft de drempelwaardevergelijker 15 een positieve spanning, die aan de impulsgever 9 ligt en deze uitschakelt zodra de drempelwaardever-35 gelijker 15 heeft geschakeld. Zodoende is ook de temperatuursregelaar 79 0 8 8 0 6 8 buiten bedrijf, en de schakelaar 11 voortdurend geopend.

Nadat de proefpersoon dus is begonnen met blazen, en een bepaalde afkoelsnelheid R > R^, met R^ als eigen afkoeling zonder ademhalingsluchtstroom is bereikt, herkent het toestel automatisch 5 het begin van de proef en schakelt het de verwarming uit van het te koelen lichaam.

Tegelijkertijd wordt vanaf de uitgang van de drempelwaardevergelijker 15 de bemonster+houdketen 13 gestuurd, die de bij het begin van de proef aanwezige temperatuurwaarde van het lichaam ^ 2 opslaat. Dit opslaan kan noodzakelijk worden, omdat de hiervoor beschreven schakeling het begin van de proef slechts met ongeveer 2 impulsenbreedten, dat wil zeggen 0,5 s vertraging,kan vaststellen, en de temperatuur tot dat moment reeds iets kan zijn gedaald. In het aftrekorgaan 18 wordt van de in de bemonster+houdketen 13 opge-

1C

J slagen temperatuurwaarden het aan de gever 19 ingestelde temperatuursverschil ST, dat het meettijdstip bepaalt, afgetrokken, waarbij het resultaat wordt gegeven aan de ene ingang scan de drempelwaardevergelijker 1U. Aan de andere ingang van de drempelwaardevergelijker 1U ligt de feitelijke temperatuurwaarde T(t) bij het. lichaam 2. Zodra T(t) kleiner wordt dan - ΔΤ, stuurt het uitgangssignaal van de drempelwaardevergelijker 1H, de klep 20 en het tijd» vertragingsorgaan 21. De klep 20 leidt de ademhalingsgasstroom van de proefpersoon uit de het ademhalingsgas leidende buis 1 in de meetkamer 50 met de alcoholtaster 51« 25 ju

Wanneer de drempelwaarde voor — bij de drempelwaardever- gelijker 15 niet wordt bereikt voordat de drempelwaardevoorwaarde aan de drempelwaardevergelijker 1U is vervuld of voordat na vervulling van de drempelwaardevoorwaarde aan de drempelwaardeverge-lijker 1U, het tijdvertragingsorgaan 21 de schakelaar 22 heeft ingeschakeld en de schakelaar 53 heeft uitgeschakeld, volgt een "in-op" aanwijzing 23 of ook een geven van lichtsignalen door de digitale meetwaardeafgever 5¾ voor de alcoholconcentratie. De "in-op" aanwijzing wordt opgeheven door de flip-fop 2k, die overschakelt wanneer daaraan een negatieve flank ligt van het logische 35 uitgangssignaal van de drempelwaardevergelijker. Het omschakelen 7908806 ï- £ 9 van de flip-flop Zk met de flip-fop 27, voorkomt een oplossen van

dT

de "in-op" aanwijzing indien — veelvoudig wisselen "beneden en boven de door de drempelwaardegever 16 voorafbepaalde drempel ligt.

Pas de bediening van de terugsteltaster 28 brengt bij het klaar-5 maken van het toestel voor een nieuwe proefpersoon, alle flip-flops, de bemonstering+houdketen 13 en het tijdvertragingsorgaan 21 weer in de uitgangsstand. Het tijdvertragingsorgaan 21 heeft op de eerste plaats de opgave om een aanwijzing bij de meetwaarde uitgeving 5^ pas toe te laten, wanneer voldoende tijd is verstreken voor het 10 spoelen van de meetkamer 50, en op de tweede plaats om vanaf dat moment de " in-opaanwijzing te blokkeren, opdat deze niet opligt wanneer de proefpersoon na het einde van de proef ophoudt met blazen.

Een terugslagklep 55 in de buis 1 voorkomt het inademen 15 door het toestel.

Het is duidelijk, dat veranderingen en verbeteringen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

7908806

Claims (5)

1. Werkwijze voor het "bepalen van het meettijdstip bij controletoestellen voor het alcoholgehalte in de uitgeademde lucht, volgens welke de geleide uitademingslucht na het bereiken van het 5 meettij dstip m of door een meetkamer wordt geleid, met het kenmerk, dat de uitademingslucht in warmte-aanraking langs een voor het begin van de proef op een aanvangstemperatuur verwarmt en bij het begin van de proef niet langer verwarmt warmte vermogen C wordt gevoerd, waarbij het meettij dstip met het in de meetkamer (50) ^ leiden van de uitademingslucht is bereikt, wanneer het warmte vermogen C over de temperatuur ΔΤ is afgekoeld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na het begin van de proef, het warmtevermogen C wordt verwarmd met een hoeveelheid warmte, waarmee de eigen afkoeling Rq zonder 15 stroming van uitademingslucht, wordt vereffend.

3. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat het warmtevermogen C een met een elektrische verwarming (U) en een temperatuurtaster (5) uitgerust, tussen twee tegen warmte geïsoleerde lijven (3) aangebracht, 20 metalen lichaam (2)is. H. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het metalen lichaam (2) een vorm heeft, waarmee de afkoelsnelheid dQ ~ daarvan een wortelafhankelijkheid heeft van de gasdoorvoer V : dT V * 25 5· Inrichting volgens conclusie 3 en H, met het kenmerk, dat het metalen lichaam (2) een cilindrische vorm heeft.

6. Werkwijze in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven.

6. Inrichting in hoofdzaak zoals in de beschrijving 30 beschreven en in de tekening weergegeven. 79 0 8 8 0 8