SE436450B - Sett och anordning for att bestemma tidpunkten for inledande av ett andningsluftprov i en metkammare for metning av alkoholhalten - Google Patents

Description

2 7910196-0 givna tidsintervallet har förflutit bestäms av den tidpunkt, " vid vilken en minsta andningsluftvolym av företrädesvis minst _80 % av den totala andningsluftvolymen har andats ut. En inte- grator kan tidsintegrera andningsluftgenomströmningen vid in- och utandningen och med ledning därav fastställa nämnda tidsin- tervall efter den utandade minsta andningsluftvolymen. Denna teknik skall vara_oberoende av försökspersonens kroppsbyggnad.

Metoden är dock ej säker mot mätfel betingade av om försöksper- sonen är ovillig. Genom en medvetet tillbakahållen inandning kan en alltför låg andningskapacitet förespeglas. Den automa- tiskt inställda, t.ex. vid 80 % av den totala andningsvolymen fastlagda minsta luftvolymen kan vid mätningen då praktiskt ta- get härröra endast från mnnhâlan och svalget; Den för ett nog- grant mätvärde avgörande alveolarluften beaktas då ej till ful- _ 10 (ns-os 24 zs 3521.

Enligt en annan känd mätmetod och till denna hörande alkoholmätutrustning mäts i utandningsluften såväl C02-halten som alkoholhalten. Med utgångspunkt från tanken att C02-halten är ett mått på utbytet av 02 i lungorna så måste en-hög C02-halt tyda på andningsluft från lungorna. Mätapparaten mäter först löpande C02-halten i den utandade luften för att, sedan ett be- stämt tröskelvärde uppnåtts, som enligt ett utföringsexempel ligger vid 4,5 % C02, koppla in alkoholmätdelen för mätning av andningsalkoholhalten. En onoggrannhet vid denna metod ligger i de individuella C02-värdena, som är underkastade kraftiga varia- tioner. Därför går det ej att fastställa ett allmängiltigt trös- I kelvärde. För en del försökspersoner uppnås tröskelvärdet över' huvudtaget inte medan för andra trots att tröskelvärdet över- skridits fortfarande ingen luft från lungorna föreligger. Dess- utom är apparaturen, med vilken två olika gaser med sina kon- centrationer skulle bestämmas, ganska dyrbar och känslig (US-PS 38 30'630).

En annan känd metod och anordning utgår från att den verkliga alkoholkoncentrationen i andningsluften kan mätas en- dast när den del av den utandade luften undersöks med avseende på alkoholvärdet, som i lungalveolerna kunde ställa sig i jäm- vikt med alkoholkoncentrationen i blodet: Därför måste pendel- luften från munnen och svalget mättekniskt skiljas från bland- ningsluften från lungalveolerna. .l '7910196-0 3 Den använda anordningen är en IR-mätapparatï'šÖm'findef' provtagningen löpande mäter den momentana alkoholkoncentrationen.

I en tröskelvärdeskomparator fastställs tidsföränd- ringen för mätvärdena, som utgör måttet på alkoholkoncentratio- nens stigningshastighet._ Ett visarinstrument återger ett mätvärde först när stigningshastigheten underskrider ett föregivet tröskelvärde.

Denna första betingelse fås av att med sjunkande stigningshas- tighet pendelluftandelen från mun och svalg blir allt lägre och när tröskelvärdet underskrids återfinns endast alveolarluft i mätanordningens mätkanal. Som ytterligare betingelser-för åter- givning av mätvärdet måste den av en flödesmätare angivna ström- ningshastigheten för utandningsluften fram till âtergivandet av mätvärdet under ett fastställt tidsintervall ha legat över ett föregivet värde. Denna andra betingelser säkerställer mätmetoder förutsedda förlopp. Mätningen av alkoholkoncentrationen sker med en i andningsluftströmmen inkopplad IR-mätapparat med kort reaktionstid. En nackdel är att på grund av den höga upplös- ningen på mätvärdena, vilket erfordras för att bestämma stig- ningshastigheten, det krävs en dyrbar IR-mätapparat. En tillför- litlig bestämning av alveolarluftandelen kan ej företas med en- kel, prisvärd men lângsam alkoholmätapparatur. (DE-OS 26 10 578).

Allmänt sett kan teknikens ståndpunkt indelas i två kategorier, nämligen I a) utandning av en minsta volym som produkt flöde x tid, som _ integral över flödet eller volymetriskt, b) korrelation med tidsförloppet för den under utandningen för- änderliga gasparametern, som t.ex. temperaturen, alkohol- koncentrationen eller C02-koncentrationen.

En nackdel med tekniken enligt kategori a) är att fastställandet av den minsta volymen inte sker individuellt för olika försökspersoner och att man inte tar hänsyn till nya mät- ningar, som har visat att höjden pâ den uppnådda alkoholkon- centrationen inte endast är en funktion av den utandade volymen utan även en funktion av tiden. Vid påtagligt snabb eller påtag- ligt långsam andning av en och samma volym fås olika alkohol- värden. Om försökspersonen före utandningen tillfälligt håller kvar luften fås efter utandning av en relativt liten volym ett högt alkoholvärde. Typiskt för kategori a) är också att luft- .I 'flödet måste övervakas så att försökspersonen ef-iñänÉà§'frfsW 7910196-0 -v luft under tiden. _ En nackdel med metoderna enligt kategori b) att dyr- bar apparatur, såsom en alkoholsensor med hög tidsupplösning el- ler en extra C02-sensor måste användas eller att korrelationen via t.ex. temperaturen ej är_ti1lförlitlig.

Målet för föreliggande uppfinning var att ta fram en enkel och tillförlitlig metod och en anordning för bestämning av- mättidpunkten i mätapparatur för alkoholhalten i utandningsluf- ten, med.vars hjälp det stora flertalet av tänkbara försöksper- soner tillförlitligt kan mätas under alla tänkbara omgivnings- betingelser. _ I I i Detta uppnås enligt uppfinningen såvitt avser sättet i enlighet med vad som framgår av efterföljande krav l. En före- dragen utföringsform av sättet_framgår av krav 2.

' Sättet enligt uppfinningen utnyttjar på ett fördelak- tigt sätt den nya grundidên att alkoholkoncentrationen i utand- ningsluften integrerande sammansätts.av såväl andningsluften från lungorna som från övriga andningsorgan. Man utnyttjar där- för även den i början av utandningen strömmande utandningsluften för att bestämma mättidpunkten. Utandningsluften leds in i mät- kammaren, d.v.s. mätningen med.alkoholmätapparaturen sker när man uppnått en avkylning på värmekapaciteten C med temperaturen A; T. Avkylningen är beroende av den totalt förbiströmmade luft- volymen och den tid, under vilken luftvolymen strömmar förbi.

Betingelserna för provtagningens tidpunkt är därför uppfyllda antingen av en på kort tid utandad stor volym eller av en under längre tid utandad mindre volym. I båda faller erhåller man till- förlitliga alkoholmätvârden. De individuella skillnaderna mellan olika försökspersoner påverkar därvid ej mätresultatet.

För bestämning av mättidpunkten behöver endast tempe- _raturskillnaden. 15 T hos värmekapaciteten C fastställas. Kompli- cerade volymmätningar av den utandade luften och/eller flödesmät- ningar, eventuellt dessutom med avseende på mättïderna, är ej nödvändiga. ' p _Genom upphettningen av värmekapaciteten C även under provtagningen kan på enkelt sätt extrema miljöbetingelser jäm- nas ut. ss 7910196-0 Anordningen för genomförande av sättet uppvisar dë " särdrag som framgår av kravet 3 och föredragna utföringsformer därav framgår av kraven 4 och 5. Det krävs endast en värmekapa- citet C, som består av tillförlitliga komponenter, som inte hel- ler när det gäller möjlighet till efterjustering innebär några problem.

Genom att det endast krävs ett enda konstruktionsele- ment för värmekapaciteten C fås ett motsvarande enkelt och där- med i varje avseende fördelaktigt arrangemang av övriga ele- ment, framför allt av de elektriska komponenterna.

Anordningen garanterar en exakt provtagning, framför allt genom att försökspersonen ej kan förespegla en lägre alko- holkoncentration i utandningsluften genom att avbryta utand- ningen. I I I Den genom gasströmningen frambringade temperaturför- ändringen [ST âstadkommes genom en däremot proportionellt av- given värmemängd ZSQ. Båda är avhängiga varaktigheten för gas- strömnin en och den därvid rådande strömningshastigheten V. Så- lunda ål/det gäller en cylindrisk kropp avkylningen %%~propor- tionell mot roten ur gasgenomströmningshastigheten. Under förut- sättning av en fast temperaturförändring .AT hos värmekapacite- ten C fram till provtagningen följer av nämnda rotberoende att denna betingelse för provtagningen vid en första approximering är likvärdig med betingelsen att produkten av den fram till provtagningstillfället utandade volymen och den för detta erfor- derliga tiden är konstant. Detta innebär att om försökspersonen blåser in utandningsluft under kort tid måste han avge motsva- rande större volym för att uppfylla avkylningsbetingelserna och vice versa.

Vid det tekniska resonemanget kan man notera att efter avställande av värmeeffekten Pb, som bringar värmekapaciteten C till begynnelsetemperatur TO, även en i vissa fall oönskad egen- avkylning sker utan gasgenomströmning. Vill man undvika denna egenavkylning kan man tillföra värmekapaciteten C värmeeffekten Po även efter påbörjad utandning. K' Uppfinningen belyses närmare nedan i anslutning till .bifogade ritningsfigurer visande en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen. Av figurerna visar '?910_196-0 6 fig. 1 ananingsröret med därtill ansluten-armraning" för värmekapaciteten,_ fig. 2 anordníngen för värmekapaciteten C och fig. 3 det elektriska kopplingsschemat.g Det väsentliga konstruktionselementet är den i utand- ningsluftströmmen anordnade värmekapaciteten C. Den är anordnad som metallisk kropp 2 i cylinderform mellan två densamma uppbä- rande stöd 3 i det gasförande röret 1. I kroppen 2 är medelst känd teknik en upphettningsanordning (t.ex. en motstândstråd el- ler transistor) och en temperaturavkännare 5 (t.ex. en termis- tor) elektriskt isolerade men anordnade med god inbördes värme-5 kontakt. De elektriska ledningarna 6_är isolerade för att_ned- - bringa värmeavgången och är utformade så tunna som möjligt. Stö- 'den 3 utgör delar av en basplatta 7 och utgör tillsammans därmed en formsprutad plastdel. - * Det elektriska kopplingsschemat framgår av fig. 3.

Temperaturreglerenheten 8 reglerar upphettningen 4 till begynnel- setemperaturen To av t.ex. 1200 C, som mäts med temperaturav- kännaren 5, Reglerenheten drivs pulsvis över pulsgivaren 9, som styr reglerenheten i taktförhâllandet 1:1 med en pulsvaraktighet av 0,25 s. En annan utgång hos pulsgivaren inverteras i inver- tern 10 och styr omkopplaren ll. Omkopplaren ll för sålunda tem- _peratursignalen från 5 vidare_endast när det på reglerenheten inte anligger någon styrande puls,På utgången från ll ligger en differentiator 12, en sample + hold - krets 13 och en firöskel- värdeskomparator lä. * : i _ 4 I Den differentierade temperatursignalen från 12 förs vidare till tröskelvärdeskomparatorn 15 med tröskelvärdesgivaren 16. Avkylningen av metallkroppen 2 från-en puls till en puls fås med dT-som temperaturförändring och dt som impulsupprepningstid till åš. När gå ligger över den av tröskelvärdesgivaren 16 an- givna tröskeln avger tröskelvärdeskomparatorn 15 en positiv spänning, som förs vidare till pulsgivaren 9 och avställer denna så snart tröskelvärdeskomparatorn 15 är inkopplad. Därmed är även temperaturreglerenheten 8-ur drift och omkopplaren ll stän- digt öppen. När sålunda försökspersonen har börjat blåsa och en viss avkylningshastighet R:'större än-Ro, med Ro som egenavkyl- ning utan andningsluftström, har uppnåtts avkänner utrustningen .J 7 1 v91o19s-o av sig själv när testet börjar och slår ifrån upphettningen av kroppen som skall kylas.

Samtidigt styrs från utgången av tröskelvärdeskompara- torn 15samp1e + hold - kretsen 13, som magasinerar det vid tes- tets början just föreliggande temperaturvärdet T1 hos kroppen 2.

Denna magasinering kan bli nödvändig då den ovan be- skrivna kopplingen endast förmår fastställa testets början med cirka 2 pulsbredder, d.v.s. med 0,5 sekunds fördröjning och tem- peraturen vid det laget redan kan ha sjunkit något. I subtrak- tionsenheten 18 dras från det i sample + hold - kretsen 13 maga- sinerade temperaturvärdet den i givaren 19 inställda temperatur- differensen AT, som bestämmer mättidpunkten, och resultatet förs vidare till ingången till tröskelvärdeskomparatorn 14. På den andra ingången till tröskelvärdeskomparatorn 14 ligger det aktuella temperaturvärdet T(t) hos kroppen 2. Så snart T(t) blir mindre än Tl - A15 styr utgångssignalen hos tröskelvärdes- komparatorn 14 ventilen 20 och tidsfördröjningsorganet 21. Ven- tilen 20 leder andningsgasen från röret 1 in i mätkammaren 50 med alkoholsensorn 51. _ Om tröskelvärdet för gå på tröskelvärdeskomparatorn 15 underskrids innan tröskelvärdesbetingelserna hos tröskelvärdes- komparatorn l4_är uppfyllda eller innan tidsfördröjningsorganet -21 styrt omkopplaren 22 och omkopplaren 53, sker en "In-op'- anmälan 23 eller alternativt en blinkning i den digitala mät- värdesgivaren 54 för alkoholkoncentrationen. “In-op"-anmälan utlöses av flip-flop-enheten 24, som slår om när på densamma lig- ger en negativ flank av den logiska utgångssignalen från trös- kelvärdeskomparatorn 15. Sammankopplingen av_f1ip-flop-enheten 24 med flip-flop-enheten 27 förhindrar ett utslocknande av "In-op"-anmälan om gg upprepade gånger och växelvis ligger un- der och över den av tröskelvärdesgivaren 16 angivna tröskeln.

Först genom intryckning av-reset-knappen 28 bringas utrustningen i utgångsläge för en ny försöksperson beträffande alla flip- _ flops, sample + hold - krets 13 och tidsfördröjningsorgan 21.

Tidsfördröjningsorganet 21 har dels till uppgift att tillåta ett tillkännagivande hos mätvärdesgivaren 54 först när tillräck- ligt lång tid har förflutit för genomspolning av mätkammaren 50 och dels att då och då blockera "In-op"-instrumentet, så att det ej lyser när försökspersonen efter avslutat test slutar 7910196-0 - blåsa.¶ En backventil 55 på röret l förhi apparaten. ndkar inandning genom fr

Claims (6)

'7§Ä01§s-u Patentkrav

1. Sätt att bestämma tidpunkten för inledande av ett andnings- luftprov i en mätkammare för mätning av alkoholhalten. varvid i en andningsgasledning är anordnat ett på en föregiven begyn- nelsetemperatur hållet temperaturavkänningselement. som efter avkylning medelst andningsgasströmmen via en elektrisk kopp- ling avger en signal till en styrenhet. vilket utlöser in- ledandet av andningsluftprovet in i mätkammaren. k ä n n e - t e c k n a t av att den elektriska kopplingen minskar upp- värmningen av temperaturavkänningselementet (2) med hög vär- mekapacitet åtminstone så mycket att en avkylning inträder till följd av andningsluftströmmen. efter det att ett över- skridande av ett föregivet tröskelvärde på avkylningshastighe- ten fastställts. och att kopplingen avger signalen för in- ledande av andningsgasmängden i mätkammaren (50) till styren- heten (20) efter det att temperaturen på det i andningsluft-- strömmen under avkylning varande temperaturavkänningselementet (2) har uppnått en föregiven differens i förhållande till be- gynnelsetemperaturen.

2. Sätt enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att upp- värmníngen av temperaturavkänningselementet (2) med hög värme- kapacitet slås ifrån.

3. Sätt enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att upp- värmningen av temperaturavkänningselementet (2) minskas så att man kompenserar för den självavkylning av temperaturavkän- ningselementet som äger rum utan utandníngsluftflöde.

4. Anordning för genomförande av sättet enligt krav 1. att bestämma tidpunkten för inledande av ett andníngsluftprov i en mätkammare för mätning av alkoholhalten. varvid i en andnings- gasledning är anordnat ett på en föregiven begynnelsetenpera- tur hållet temperaturavkänningselement, som efter avkylning 79103196-0 medelst andningsgasströmmen via en elektrisk koppling avger en “signal till en styrenhet. vilket utlöser inledandet av and- ningsluftprovet in i mätkammaren. k ä n n e t e c k n a d av 'att temperaturavkänníngselementet (2) är en med en elektrisk uppväzmníngsenhet (4) och en temperaturavkännare (5) utrustad. mellan tvâ värmeisolerande stöd (3) anordnad. metallísk kropp med hög värmekapacítet. I '

5. Anordning enligt krav 4; k ä n n e t e c k n_a d av att den metalliska kroppen (2) uppvisar en sådan fórm att dess avkylningshastíghet gg är en rotfunktion av gasgenomström- _ . - dQ ' _ nlngshastigheten V, dvs. äïfv V .

6. Anordning enligt krav 5. k ä n n e t e c k n a d av att den metalliska kroppen (2) har cylinderform. '