[go: up one dir, main page]

DE4445447A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Testen von Atemalkohol - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Testen von Atemalkohol

Info

Publication number
DE4445447A1
DE4445447A1 DE4445447A DE4445447A DE4445447A1 DE 4445447 A1 DE4445447 A1 DE 4445447A1 DE 4445447 A DE4445447 A DE 4445447A DE 4445447 A DE4445447 A DE 4445447A DE 4445447 A1 DE4445447 A1 DE 4445447A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alcohol
gas
breath
concentration
alveolar gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4445447A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4445447B4 (de
Inventor
Glenn C Forrester
Roger Allen
Roger Herrera
Daniel S Goldberger
James R Braig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intoximeters Inc
Original Assignee
Intoximeters Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intoximeters Inc filed Critical Intoximeters Inc
Publication of DE4445447A1 publication Critical patent/DE4445447A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4445447B4 publication Critical patent/DE4445447B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/097—Devices for facilitating collection of breath or for directing breath into or through measuring devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G01N33/4972—Determining alcohol content
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/90—Breath testing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20—Oxygen containing
    • Y10T436/203332—Hydroxyl containing
    • Y10T436/204165—Ethanol
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10T436/20—Oxygen containing
    • Y10T436/204998—Inorganic carbon compounds

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die quantitative Bestimmung der Konzentration von Alkohol in einer menschlichen Atemprobe zum Zweck des Bestimmens der Blutalkoholkonzentration.
Bei dem Testen des Atemalkohols zum Bestimmen der Blutalkohol (Ethanol) Konzentrationen ist reiner Atem aus der Tiefe der Lunge oder Alveolaratem Teil der Atemprobe, der die tatsächli­ che Blutalkoholkonzentration der Person zur Test zeit am besten widerspiegelt. Bei gegenwärtig im Handel erhältlichen Atemalko­ holtestvorrichtungen werden verschiedene Methoden benutzt, um sicherzustellen, daß der Teil der Atemprobe, der analysiert wird, Atem aus der Tiefe der Lunge ist, der nicht durch stören­ den Restalkohol in dem Mund oder dem oberen Atemtrakt der Per­ son kontaminiert ist.
Wenn eine Person ausatmet, kommt ihr Atem am Anfang hauptsäch­ lich aus dem Mund und dem oberen Atemtrakt. Mit fortschreiten­ dem Ausatmen kommt der Atem überwiegend aus der tiefen Lunge oder den Alveolen.
Wenn eine Person, die nicht gerade Alkohol zu sich genommen hat, ausatmet, ist das Profil der Alkoholkonzentration in ihrem Atem durch einen schnellen Anstieg in der Konzentration des vorhandenen Alkohols gekennzeichnet, der sich zu einem Plateau abflacht, wenn die Atemprobe reiner tiefer Lungen- oder Alve­ loaratem wird.
Ein Gerät, welches die Alkoholkonzentration wäh­ rend des Ausatmens kontinuierlich mißt, wie zum Beispiel ein Infrarotdetektor, erzeugt ein Ausgangssignal, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, für eine solche Person. Diese Erscheinung ist gut bekannt, und durch Identifizieren der Höhe des Alkoholkonzen­ trationsplateaus kann eine zuverlässige Bestimmung der Blutal­ koholkonzentration erfolgen.
Die genaue Bestimmung des Alveolaralkohols kann jedoch durch das Vorhandensein von Alkohol in dem oberen Atemtrakt ("Mundalkohol") des Patienten erschwert werden. Wenn eine Per­ son, die kürzlich Alkohol zu sich genommen hat, in ein Gerät ausatmet, welches die Alkoholkonzentration kontinuierlich mißt, ist das Ausgangsprofil durch einen ausgeprägteren und schnelle­ ren Anstieg in der Alkoholkonzentration der Probe gefolgt von einer Abnahme in der angezeigten Alkoholkonzentration gekenn­ zeichnet, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Der herkömmliche Weg zum Bestimmen des Vorhandenseins von Mundalkohol besteht darin, das Ausgangssignal des Detektors während des gesamten Ausatmens des Atems einer Person zu messen, nach dieser charak­ teristischen Spitze in der angezeigten Alkoholkonzentration zu suchen und die Probe zu unterdrücken, wenn diese Spitze vorhan­ den ist.
Dem Fachmann ist bekannt, daß diese Lösung nicht gänzlich zu­ verlässig ist. Wenn die Menge des vorhandenen Mundalkohols ab­ nimmt, wird die charakteristische Spitze in der Alkoholkonzen­ tration kleiner und weniger deutlich, bis bei niedrigeren Wer­ ten der Mundalkohol von dem Alkohol aus der tiefsten Lunge völlig ununterscheidbar ist. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich, wenn eine Person mit einer großen Alkoholmenge in ihrem oberen Atemtrakt eine langsame und stetige Atemprobe liefert. Es ist möglich, daß der Restalkohol in einer solchen Person niemals vollständig aus dem oberen Atemtrakt herausgeblasen wird und daß überhaupt keine Spitze auftritt. Die charakteris­ tische Spitze in der Alkoholkonzentration aus Mundalkohol wird in diesen beiden Fällen durch das Vorhandensein von tatsächli­ chem Blutalkohol in der Luft aus der tiefen Lunge weiter ver­ deckt.
Eines der Ziele der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zuverlässigen Erkennen des Vorhandenseins von Mundalkohol in der Atemprobe einer Person zu schaffen, ungeach­ tet der Menge an Mundalkohol, der Menge an Alveolaralkohol oder der Art und Weise, auf welche die Person in das Meßgerät bläst.
Andere Ziele ergeben sich für den Fachmann im Lichte der fol­ genden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird, allgemein gesagt, ein Verfahren zum Bestimmen der Konzentration eines gemessenen Al­ veolargases in einer Atemprobe, die durch eine Person in eine Erfassungsvorrichtung ausgeatmet wird, durch eine Unterschei­ dungsmethode verbessert, durch die das Vorhandensein desselben Gases aus dem oberen Atemtrakt der Person in der Probe bestimmt wird, wobei die Unterscheidungsmethode den Schritt beinhaltet, mehrere Meßwerte des gemessenen Gases und eines zweiten Gases über einer Zeitspanne zu ermitteln, wobei von dem zweiten Gas bekannt ist, daß es eine wesentlich höhere Konzentration an Al­ veolargas als entweder die umgebende Luft oder der Atem aus dem oberen Atemtrakt hat, wobei frühe Messungen des gemessenen Gases und des zweiten Gases den Atem aus dem oberen Atemtrakt darstellen und spätere Messungen Atem aus der Tiefe der Lunge darstellen, und den Schritt, festzustellen, ob die Konzentra­ tion des gemessenen Gases vor der Konzentration des zweiten Gases ansteigt. In der bevorzugten Ausführungsform ist das ge­ messene Gas Alkohol (Ethanol), das zweite Gas ist Kohlendioxid, und das Meßgerät enthält eine Infrarotzelle, wobei die elektromagnetische Energie, die durch eine Quelle an einem Ende der Zelle erzeugt wird, durch Moleküle von Alkohol und anderen Substanzen absorbiert wird, bevor sie einen oder mehrere Infra­ rotdetektor an dem anderen Ende der Zelle erreicht. Die Verrin­ gerung des Signals aus dem Detektor oder den Detektoren wird gemessen, um die Konzentration von Alkohol und anderen Substan­ zen zu bestimmen, die in einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden ist.
Das vorliegende Verfahren basiert auf der Beobachtung, daß Mundalkohol (oder anderes gemessenes Gas) in der Atemprobe vor jeder Substanz vorhanden sein wird, die in den Alveolargasraum der Lunge aus dem Blut diffundiert, wogegen der Alveolaralkohol (oder das andere gemessene Gas, das für die Konzentration dieses Gases im Blut repräsentativ ist) gleichzeitig mit jeder anderen Substanz vorhanden sein wird, die in dem Alveolargas­ raum vorhanden ist. Durch Auswählen eines Referenzgases, das eine erhöhte Konzentration in den Alveolen, aber nicht in dem oberen Atemtrakt hat, wird ein zuverlässiges Verfahren geschaf­ fen zum Bestimmen des Vorhandenseins des gemessenen Gases in dem oberen Atemtrakt. Kohlendioxid ist ein äußerst zweckmäßiges Referenzgas, weil seine Konzentration in der umgebenden Luft niedrig ist (in der Größenordnung von 0,035%) und seine Konzen­ tration in der Alveolarluft hoch ist (etwa 4,5 bis 5,5%), weil erhöhte Konzentrationen nur aus den Alveolen stammen und weil es in einem Infrarotdetektor leicht unterschieden wird. In der bevorzugten Ausführungsform muß, wenn Ausatemalkohol erfaßt wird, bevor Kohlendioxid erfaßt wird, dieser Alkohol aus einem Teil des Atemtrakts gekommen sein, bei dem es sich nicht um die Alveolen handelt und der keine echten Blutalkoholwerte repräsentiert. Vorzugsweise wird eine Messung, die Mundalkohol umfaßt, außer Betracht gelassen, und die Messung wird wieder­ holt, nachdem etwa zehn Minuten darauf gewartet worden ist, daß der Wert des Mundalkohols auf einen vernachlässigbaren Wert ab­ nimmt.
In der bevorzugten Ausführungsform und bei einer bevorzugten Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens besteht die Infrarot­ zelle aus einer Quelle und drei Detektoren: einem Ethanolkanal, einem Kohlendioxidkanal und einem Referenzkanal. Der Referenz­ kanal ist, obgleich er zum Durchführen einer genauen Bestimmung des Mundalkohols nicht notwendig ist, sehr hilfreich bei dem Quantisieren der Konzentration der Substanzen, die in der Probe vorhanden sind. Die Ausgangsgassignale des Ethanol- und Kohlendioxidkanals werden ständig überwacht, und das Ausgangs­ signal des Referenzkanals wird aus den Ethanol- und Kohlendio­ xidsignalen ausgeklammert, um die entsprechenden Ausgangskurven der Konzentration über der Zeit gemäß dem Beer′schen Gesetz zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wenigstens das Kohlendioxidprofil oder das Ethanolprofil einer bestimmten Probe mathematisch skaliert und verschoben, so daß sich beide denselben Grundlinienwert und denselben Maxi­ malwert teilen. Das Ethanolprofil wird dann von einem Kohlendi­ oxidprofil subtrahiert, was eine dritte Kurve ergibt. Das Vor­ handensein von Mundalkohol wird durch eine Spitze angezeigt, die einen Schwellenwert übersteigt. Es hat sich gezeigt, daß diese Lösung beständige und korrekte Bestimmungen des Vorhan­ denseins von Alkohol in dem oberen Atemtrakt der Person ermög­ licht. Der Schwellenwert für eine positive Bestimmung wird ge­ wählt, um Störungen wie Rauschen in der Schaltungsanordnung des Geräts und Ethanol, das sich normalerweise in dem Speichel in dem oberen Atemsystem einer Intoxikation aufweisenden Person befindet, auszuklammern.
Andere Aspekte der Erfindung werden am besten im Lichte der Be­ schreibung der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm der Alkoholkonzentration über der Dauer einer Atemprobe aus einer Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,100,
Fig. 2 ein Diagramm einer Atemprobe aus einer Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,100, die ein alkoholisches Getränk dreißig Sekunden vor der Abgabe der Atemprobe zu sich genommen hatte,
Fig. 3A-3D Diagramme ähnlich den in Fig. 2 der Alkoholkonzentration über der Dauer der Atemprobe aus einer einzelnen Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,056 ein, drei, fünf und fünfzehn Minuten nach der Zusichnahme eines alkoholischen Getränks,
Fig. 4 ein Diagramm eines typischen Kohlendioxid­ konzentrationsprofils über der Dauer einer Atemprobe aus einer Person,
Fig. 5A-5D Diagramme derselben Proben wie in den Fig. 3A-3D, welche die entsprechenden Kohlendioxidprofile der Proben, die Alkoholprofile normiert (verschoben und skaliert) und den Kohlendioxidprofilen überlagert, sowie eine dritte Kurve, die durch Subtrahieren der Kohlendioxidkurve von der Alkoholkurve erzeugt wird, zeigen, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer illustrativen Ausführungsform einer Vor­ richtung nach der Erfindung zur Durch­ führung des Verfahrens nach der Erfindung.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen, wie oben bereits erwähnt, Fig. 1 eine graphische Darstellung des Ausgangssignals eines im Handel erhältlichen Infrarotatemalko­ holdetektors ist, die das Ausgangssignal 11 für eine Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,100 zeigt, welche für eine beträchtliche Zeitspanne kein alkoholisches Getränk zu sich ge­ nommen hat. Die X-Achse des Diagramms zeigt die Zeit, welche üblicherweise drei bis zehn Sekunden beträgt; die Y-Achse zeigt berechnete Alkoholkonzentrationen. Es ist keine Störung durch Mundalkohol vorhanden, und das Gerät liefert ein genaue Messung des Alveolaratemalkohols auf der Basis des Wertes der Kurve an ihrem rechten Ende.
Fig. 2 ist eine ähnliche graphische Darstellung des Atemalko­ holprofils 13, das durch dasselbe Gerät erzeugt wird, einer Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,100, die ein alkoholi­ sches Getränk dreißig Sekunden vor der Abgabe der Atemprobe zu sich genommen hatte. Die herkömmliche Mundalkoholspitze ist durch die meisten Bedienungspersonen erkennbar, die eine solche im Handel erhältliche Infrarotalkoholtestvorrichtung benutzen.
Die Fig. 3A-3D repräsentieren ähnliche graphische Darstel­ lungen der Atemalkoholprofile 21a, 21b, 21c und 21d, die durch ein solches Gerät erzeugt werden, einer einzelnen Person mit einem Blutalkoholgehalt von 0,056, die ein alkoholisches Ge­ tränk eine, drei, fünf bzw. fünfzehn Minuten vor der Abgabe der Atemprobe zu sich genommen hatte. Diese Profile zeigen nicht die herkömmliche Mundalkoholspitze und würden durch die Bedie­ nungsperson von im Handel erhältlichen Infrarotvorrichtungen nicht als Mundalkohol identifiziert werden. Deshalb würde die Alkoholkonzentration in dem Blut der Person in den ersten drei Fällen überschätzt werden. Die Größe des Fehlers wäre in dem ersten Fall (Kurve 21a) beträchtlich, und wäre in dem Fall der Kurven 21b und 21c nicht unbeträchtlich. Die Kurve 21d reprä­ sentiert nur Alkohol aus der Tiefe der Lunge und ist deshalb eine genaue Widerspiegelung der Alkoholkonzentration. Die vor­ liegende Erfindung schafft eine Maßnahme zum Identifizieren, daß die Kurven 21a-21c Mundalkohol enthalten, und zum Auf­ merksammachen des Benutzers einer Infrarotatemtestvorrichtung, daß die Ergebnisse dieses Tests keine zuverlässigen Widerspie­ gelungen der Blutalkoholkonzentration sind.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4 und gemäß der vorliegenden Er­ findung wird auch das Kohlendioxid in dem ausgeatmeten Atem der Person jedesmal dann überwacht, wenn eine Messung des Atemalko­ hols gemacht wird und ein Profil 23 angefertigt wird. Die Koh­ lendioxidkonzentration variiert wenig (weniger als um einen Faktor von zwei) von Person zu Person und nimmt im Alveolaratem stark zu. Es ist deshalb ein zweckmäßiges Alveolargas zum Messen.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 5A-5D und weiter gemäß der vorliegenden Erfindung werden das Ethanolkonzentrationsprofil 31a-31d und das Kohlendioxidprofil 33a-33d verschoben, um gleiche Ausgangswerte zu schaffen, und das Ethanolprofil wird skaliert, um gleiche Endwerte zu schaffen. Dieser Schritt wird mathematisch ausgeführt, so daß beide Profile sich denselben Grundlinienwert und denselben Maximal- oder Plateauwert teilen. Das Ethanolprofil 31 wird dann von dem Kohlendioxidprofil 33 subtrahiert, um eine dritte Kurve 35 zu erzeugen. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert die dritte Kurve 35 die kumulative Differenz zwi­ schen der Ethanolkurve und der Kohlendioxidkurve. In Fig. 5A erstreckt sich bei einer Person, die Alkohol eine Minute vor dem Test zu sich genommen hat und eine große Restmenge an Alko­ hol in ihrem oberen Atemtrakt hat, die Kurve 35a deutlich über den Maßstab des Diagramms hinaus und würde Mundalkohol klar identifizieren. Ebenso erstreckt sich in Fig. 5B, drei Minuten nach einer Alkoholaufnahme, die Kurve 35b über den Maßstab hin­ aus. In Fig. 5C, fünf Minuten nach Alkoholaufnahme, ist die Menge an Mundalkohol beträchtlich geringer, und eine weniger ausgeprägte Spitze 35c wird erzeugt; die Spitze ist trotzdem als Mundalkohol identifizierbar. In Fig. 5D, die einen Test zeigt, der nach weiteren zehn Minuten gemacht worden ist, wird die Kurve 35d niemals positiv und erstreckt sich in der negati­ ven Richtung über den Maßstab hinaus, was die Abwesenheit von Mundalkohol anzeigt.
Ein Gerät, bei dem das Verfahren nach der Erfindung benutzt wird, ist in Fig. 6 schematisch gezeigt. Das Gerät ist eine Mo­ difikation eines Standardinfrarot(IR)-Atemanalysators, zum Bei­ spiel der bekannten im Handel erhältlichen Analysatoren oder der Vorrichtung, die in der US 42 68 751 beschrieben ist. Die Bezugszahl 41 bezeichnet eine Infrarot- oder IR-Zelle, durch die eine Atemprobe ständig hindurchgeleitet wird. In der Zelle wird elektromagnetische Energie, die durch eine IR-Quelle 43 erzeugt wird, durch Moleküle von Alkohol, Kohlendioxid und an­ deren Substanzen absorbiert, bevor sie drei Infrarotdetektoren 45a, 45b und 45c an dem anderen Ende der Zelle 41 erreicht. Die Detektoren 45 sind Thermosäulen-IR-Sensoren. Jeder Detektor 45 hat ein anderes Bandpaßfilter, welches ein schmales Band des Spektrums durchläßt. Der Ethanolkanal 45a wird bei und um 3,45 µm gefiltert; der Referenzkanal 45b wird bei und um 4,82 µm ge­ filtert, und der Kohlendioxidkanal 45c wird bei und um 4,26 µm gefiltert. Weil das Ausgangssignal jedes Detektors sehr klein ist (in der Größenordnung von hundert Mikrovolt), wird jeder Kanal um einen Faktor von 26 000 durch operationsverstärker 47a, 47b bzw. 47c verstärkt. Nach der Verstärkung werden die Signale durch Filter 49a, 49b bzw. 49c hindurchgeleitet, um Rauschen zu beseitigen. Jedes Filter 49 ist ein mehrpoliges, aktives Tiefpaßfilter, welches Frequenzen oberhalb von 10 Hz dämpft. Jeder Kanal ist mit einem Analog/Digital-Wandler 51 verbunden, der jeden Kanal sechzig-mal pro Sekunde abtastet und jedes Si­ gnal in eine digitale Darstellung umwandelt. Diese digitalen Signale werden dann durch einen Mikroprozessor 53 numerisch verarbeitet.
Die Ausgangssignale von allen drei Kanälen werden ständig über­ wacht, und der Referenzkanal wird aus den Ethanol- und Kohlen­ dioxidsignalen ausgeklammert, um die betreffenden Ausgangs­ kurven zu erzeugen. Die Verringerung des Signals aus jedem De­ tektor wird gemessen, um die Konzentration des Alkohols und des Kohlendioxids, die in einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sind, gemäß dem Beer′schen Gesetz zu bestimmen:
C = (ln (I₀/Ii))/(a*x), wobei
I₀ = Referenzsignal
Ii = gemessenes Gassignal (CO₂ oder EtOH)
a = Eichkonstante
x = Weglänge, und
C = Konzentration von Kohlendioxid oder Ethanol.
Die numerischen Konzentrationswerte für jedes Gas werden für die gesamte Messung gespeichert. Jede Differenz zwischen den Anfangsalkohol- und -kohlendioxidwerten und null wird für jeden numerischen Konzentrationswert subtrahiert. Am Ende der Messung wird der Maximal- oder Plateaukohlendioxidwert für die Messung mit dem Maximal- oder Plateaualkoholwert für die Messung ver­ glichen, um ein Verhältnis zu bestimmen. Alle Alkoholwerte wer­ den dann mit diesem Verhältnis multipliziert, um die Alkohol- und Kohlendioxidwerte zu normieren. Schließlich werden die Koh­ lendioxidwerte sequentiell von den entsprechenden normierten Alkoholwerten subtrahiert, und die Differenz wird zu einem Ak­ kumulator addiert. Wenn der Wert in dem Akkumulator (der die Kurve 35 darstellt) während eines vorbestimmten Teils des Pro­ fils einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, wird das Si­ gnal zu einer Anzeigeeinrichtung 55 gesendet, um zu zeigen, daß Mundalkohol vorhanden ist. In der bevorzugten Ausführungsform muß der Akkumulatorwert den Schwellenwert innerhalb von 1,5 Se­ kunden der Erfassung von Alkohol übersteigen, um die Anzeige­ einrichtung 55 zu triggern. Der Schwellenwert wird empirisch eingestellt, um Variable wie Alkohol in dem Speichel der Person zu berücksichtigen; er muß klein genug gehalten werden, um eine Menge an Mundalkohol zu erkennen und zu melden, die eine genaue und zuverlässige Blutalkohol- oder Alveolarbestimmung stören würde. Bei Bedarf kann der Wert der größten Zahl in dem Ak­ kumulator (die Spitze der Kurve 35) gespeichert und angezeigt werden, um den Mundalkoholwert anzugeben.
Zahlreiche Variationen bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung werden sich für den Fachmann im Rahmen des schutzbereiches der beigefügten Ansprüche im Lichte der vorste­ henden Beschreibung ergeben. Lediglich als Beispiel sei angege­ ben, daß das Mittel der späteren Alkohol- und Kohlendioxidmes­ sungen (welche die Plateauwerte der Gase darstellen) vor der Normierung dazu tendiert, die Werte zu filtern und beständigere Ergebnisse zu liefern. Viele gut bekannte Techniken können bei dem Aufbau des Infrarotsensorsystems und der Verarbeitung der Ausgangsgassignale der Sensoren benutzt werden, wozu zum Bei­ spiel Verfahren zum Bestimmen der Gesamtcharakterisierung des Ausatmens der Person, Verfahren zum Erkennen von nichtalkoholischen Bestandteilen des Atems und Verfahren zum Bestimmen des Endpunkts der Bestimmung gehören. Andere Alveo­ largase wie Wasserdampf könnten erfaßt werden. Andere Sensoren als der bevorzugte IR-Sensor können benutzt werden, zum Bei­ spiel der Filamentsensor, der in der US 38 30 630 benutzt wird, um Alkohol und Kohlendioxid im Atem zu unterscheiden. Diese Variationen sind lediglich illustrativ.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Erkennen des Vorhandenseins von Mundalkohol in einer Atemprobe, die der Vorrichtung zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41) zum kontinuierlichen Empfangen ei­ ner Atemprobe;
durch eine Detektoreinrichtung (45a, 45b, 45c) zum Erfassen über einer Zeitspanne
  • a) der Alkoholkonzentration in der empfangenen Atemprobe und
  • b) der Konzentration eines Alveolargases in der Atemprobe und
durch eine Anzeigeeinrichtung (51, 53, 55) zum Erzeugen eines Signals, wenn Alkohol vor dem Alveolargas erfaßt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alveolargas Kohlendioxid ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (51, 53, 55) eine Verstär­ kereinrichtung (47a, 47b, 47c) zum Verstärken der Signale aus der Detektoreinrichtung (45a, 45b, 45c) und eine Einrichtung (53) zum Normieren der verstärkten Signale, die die Alkoholkon­ zentration repräsentieren, mit Signalen, die das Alveolargas repräsentieren, aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (51, 53, 55) eine Analog/Digital- Wandlereinrichtung (51) aufweist zum Umwandeln der verstärkten Signale in numerische Werte und eine Einrichtung (53) zum Be­ stimmen einer numerischen Differenz zwischen numerischen Wer­ ten, die die Alkoholkonzentration angeben, und numerischen Wer­ ten, die die Alveolargaskonzentration angeben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (53) zum Bestimmen einer numerischen Diffe­ renz numerische Werte, welche gleichzeitige Konzentrationen von Alkohol und Alveolargas darstellen, vergleicht, und daß die An­ zeigeeinrichtung (51, 53, 55) eine Einrichtung aufweist zum Be­ stimmen eines Spitzenwertes der numerischen Differenz und zum Erzeugen eines Signals, wenn der Spitzenwert über einem vorbe­ stimmten Wert ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (51, 53, 55) eine Einrichtung aufweist zum Aktivieren der Einrichtung zum Normie­ ren der Signale, wenn wenigstens die Alkoholkonzentration oder die Alveolargaskonzentration in der Atemprobe einen Stabili­ tätstest erfüllt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (51, 53, 55) eine Einrichtung aufweist zum Festlegen eine Schwellenwertes für das Alveolargas.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (45a, 45b, 45c) einen Alkoholkanal, einen Alveolargaskanal und einen Referenz­ kanal aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (41) eine Infrarot­ strahlungsquelle (43) und wenigstens einen Infrarotdetektor (45a, 45b, 45c) aufweist.
10. Verfahren zum Bestimmen des Vorhandenseins von Alko­ hol aus dem oberen Atemtrakt in einer Atemprobe, die einer Meßvorrichtung kontinuierlich zugeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Durchführen von mehreren Messungen von Alkohol und Alveo­ largas über einer Zeitspanne, wobei frühere Messungen von Alko­ hol und Alveolargas Atem aus dem oberen Atemtrakt darstellen und wobei spätere Messungen Atem aus der Tiefe der Lunge dar­ stellen,
Normieren der Alkohol- und Alveolargasmeßwerte, um gleiche Alkohol- und Alveolargasmeßwerte zu erzeugen, die Atem aus der Tiefe der Lunge darstellen, und
Vergleichen der normierten Alkohol- und Alveolargas­ meßwerte, die wenigstens Atem aus dem oberen Atemtrakt dar­ stellen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Schritt des Erzeugens eines Signals, wenn der Schritt des Vergleichens von normierten Alkohol- und Alveolargasmeßwerten eine Differenz oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes er­ zeugt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsschritt beinhaltet, Differenzen zwischen meh­ reren normierten Alkohol- und Alveolargasmeßwerten zu bestim­ men.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsschritt einen Schritt bein­ haltet, mehrere Differenzen zwischen normierten Alkohol- und Alveolargasmeßwerten zu summieren.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Summierens von mehreren Differenzen zwi­ schen normierten Alkohol- und Alveolargasmeßwerten beinhaltet, die summierten Differenzen mit einem Schwellenwert während ei­ ner vorbestimmten Zeitspanne zu vergleichen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Alveolargas Kohlendioxid ist.
16. Verfahren zum Bestimmen der Konzentration eines ge­ messenen Alveolargases in einer Atemprobe, die durch eine Per­ son in eine Meßvorrichtung ausgeatmet wird, gekennzeichnet durch ein Unterscheidungsverfahren zum Bestimmen des Vorhanden­ seins des gemessenen Gases aus dem oberen Atemtrakt der Person in der Probe, wobei das Unterscheidungsverfahren einen Schritt beinhaltet, mehrere Meßwerte des gemessenen Gases und eines zweiten Gases über einer Zeitspanne zu bestimmen, wobei von dem zweiten Gas bekannt ist, daß es eine wesentlich höhere Konzen­ tration an Alveolaratem hat als entweder in der umgebenden Luft oder in dem Atem aus dem oberen Atemtrakt, wobei frühere Meß­ werte des gemessenen Gases und des zweiten Gases Atem aus dem oberen Atemtrakt darstellen und wobei spätere Meßwerte Atem aus der Tiefe der Lunge darstellen, und einen Schritt zum Bestim­ men, ob die Konzentration des gemessenen Gases vor der Konzen­ tration des zweiten Gases ansteigt.
DE4445447A 1994-02-25 1994-12-20 Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen des Vorhandenseins von Alkohol aus dem oberen Atemtrakt Expired - Fee Related DE4445447B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/202,282 US5376555A (en) 1994-02-25 1994-02-25 Method for testing breath alcohol with discrimination between alveolar and upper respiratory tract alcohol
US202282 1994-02-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4445447A1 true DE4445447A1 (de) 1995-08-31
DE4445447B4 DE4445447B4 (de) 2006-10-12

Family

ID=22749228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4445447A Expired - Fee Related DE4445447B4 (de) 1994-02-25 1994-12-20 Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen des Vorhandenseins von Alkohol aus dem oberen Atemtrakt

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5376555A (de)
DE (1) DE4445447B4 (de)
GB (1) GB2286883B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001028422A1 (de) 1999-10-21 2001-04-26 Envitec-Wismar Gmbh Mundstück für atemmessgerät

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI102511B1 (fi) 1995-06-26 1998-12-31 Instrumentarium Oy Pitoisuusmittaus hengitysilmasta
US6229908B1 (en) * 1996-04-26 2001-05-08 Edmonds, Iii Dean Stockett Driver alcohol ignition interlock
DE19619763A1 (de) * 1996-05-17 1997-11-20 Univ Ludwigs Albert Vorrichtung zur Entnahme von inspiratorischen und/oder exspiratorischen Atemgasproben
SE519902C2 (sv) 1996-11-06 2003-04-22 Servotek Ab Sätt och apparat för att indirekt bestämma koncentrationen av ett förutbestämt ämne i blodet
DE29707771U1 (de) * 1997-04-29 1998-08-27 Licht, Peter, Dr., 91088 Bubenreuth Einrichtung zur Bestimmung von endexpiratorischen Gasen, insbes. für die Ovulationszeitpunktbestimmung
DE19941586A1 (de) * 1999-09-01 2001-03-29 Draeger Sicherheitstech Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Atemalkoholmessung
US7473229B2 (en) * 2001-12-10 2009-01-06 Pranalytica, Inc. Method of analyzing components of alveolar breath
US6620108B2 (en) 2001-12-26 2003-09-16 Landon Duval Apparatus and method for determining machine operator status
US9901288B2 (en) * 2002-03-14 2018-02-27 Omegapoint Systems, Llc Methods of detecting gaseous component levels in a breath
US7828741B2 (en) * 2002-12-20 2010-11-09 The Charlotte-Mecklenburg Hospital Authority Utilizing lipopolysaccharide in exhaled breath condensate to diagnose gram negative pneumonia
US7547285B2 (en) * 2003-02-14 2009-06-16 The Charlotte-Mecklenburg Hospital Authority Device and method for collection of exhaled alveolar breath condensate
WO2004058125A2 (en) * 2002-12-20 2004-07-15 The Charlotte-Mecklenburg Hospital Authority Disposable hand-held device for collection of exhaled breath condensate
DE10315864B4 (de) * 2003-04-08 2006-01-12 Dräger Medical AG & Co. KGaA Vorrichtung und Verfahren zur Konzentrationsbestimmung mindestens einer Gaskomponente in einem Atemgasgemisch
GB0403612D0 (en) * 2004-02-18 2004-03-24 Univ Glasgow Method, apparatus and kit for breath diagnosis
US7377186B2 (en) 2004-07-26 2008-05-27 Transbiotec, Inc. Engagement of a sensor system with a vehicle operating device
US20060016278A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Landon Duval Steering wheel vapor collection and sensing system using suction
US20060033628A1 (en) * 2004-08-12 2006-02-16 Landon Duval Steering wheel vapor collection and sensing system using a chemical element
US7173536B2 (en) * 2004-08-28 2007-02-06 Landon Duval Substance detection and alarm using a spectrometer built into a steering wheel assembly
US7481292B2 (en) * 2005-04-25 2009-01-27 Monitech, Inc. Vehicle ignition interlock systems with retesting frequency control
US7377352B2 (en) * 2005-04-25 2008-05-27 Monitech, Inc. Vehicle ignition interlock systems with mouth alcohol contamination sensor
US7736903B2 (en) * 2005-10-05 2010-06-15 Delphi Technologies, Inc. Tracer to compensate for environmental variations that influence a chemical vapor sensor measurement
GB2431470A (en) * 2005-10-21 2007-04-25 Autoliv Dev Assessing blood concentration of a volatile constituent
GB2441781B (en) * 2006-09-13 2010-05-19 Autoliv Dev Breath analyser
SE531742C2 (sv) * 2007-02-01 2009-07-28 Hoek Instr Ab Interaktiv alkometri
WO2009006637A2 (en) 2007-07-05 2009-01-08 Alcotek Inc. Mouth alcohol tester
US8049174B2 (en) * 2008-05-05 2011-11-01 Delphi Technologies, Inc. Chemical vapor sensor system and method thereof
US8771085B1 (en) 2010-08-06 2014-07-08 Arthur C. Clyde Modular law enforcement baton
WO2014093604A1 (en) 2012-12-12 2014-06-19 Avisa Pharma Inc. Determination of location of bacterial load in the lungs
EP2816352B1 (de) 2013-06-21 2016-12-28 Sensirion AG Konzentrationsmessungen mit einer mobilen Vorrichtung
US20150084774A1 (en) * 2013-09-26 2015-03-26 Mark Henry Wojcik Remote breath alcohol monitor
GB2532480B (en) 2014-11-20 2019-06-05 Veoneer Sweden Ab A breath analyser device
GB2534173B (en) * 2015-01-15 2017-01-18 Autoliv Dev A breath analyser device and a related method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3830630A (en) * 1972-06-21 1974-08-20 Triangle Environment Corp Apparatus and method for alcoholic breath and other gas analysis
DE2610578B2 (de) * 1976-03-13 1978-05-11 Draegerwerk Ag, 2400 Luebeck Verfahren und Anordnung zur Bestimmung des Atemalkoholgehaltes
DE2836886A1 (de) * 1978-08-23 1980-03-13 Sachs Systemtechnik Gmbh Geraet zur bestimmung der alkoholkonzentration des bluts
DE2906790C3 (de) * 1979-02-22 1981-12-24 Drägerwerk AG, 2400 Lübeck Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Alkoholkonzentration des Blutes durch Messung der Alkoholkonzentration und der Feuchtigkeit in der Atemluft
US4268751A (en) * 1979-04-02 1981-05-19 Cmi Incorporated Infrared breath analyzer
DE2928433A1 (de) * 1979-07-13 1981-01-29 Sachs Systemtechnik Gmbh Einrichtung zum steuern eines atemalkoholmessgeraets
US4363635A (en) * 1981-01-26 1982-12-14 Cal Detect, Inc. Method and apparatus for measuring breath alcohol
FR2577677B1 (fr) * 1985-02-15 1988-04-29 Legrand Guy Dispositif analyseur de la teneur en alcool d'un gaz
US5024230A (en) * 1988-11-23 1991-06-18 Picker International, Inc. Dual flow/lambda display for xenon enhanced tomography
US5048321A (en) * 1990-05-11 1991-09-17 Intoximeters, Inc. Method of discriminating breath contaminants and apparatus therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001028422A1 (de) 1999-10-21 2001-04-26 Envitec-Wismar Gmbh Mundstück für atemmessgerät

Also Published As

Publication number Publication date
GB2286883B (en) 1998-04-22
DE4445447B4 (de) 2006-10-12
US7122154B1 (en) 2006-10-17
GB9425561D0 (en) 1995-02-15
US5376555A (en) 1994-12-27
GB2286883A (en) 1995-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4445447A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Testen von Atemalkohol
DE69635688T2 (de) Atemgasprobentasche und Gasmessvorrichtung
DE69612432T2 (de) Messung der Alkoholkonzentrationen in der Atemluft
DE2938856C2 (de)
DE102009055320B4 (de) Messvorrichtung und Verfahren zur Untersuchung eines Probegases mittels Infrarot-Absorptionsspektroskopie
DE68907911T2 (de) Verfahren und geraet zum nachweis eines gases mittels photoakustik.
DE69732301T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur indirekten feststellung der konzentration einer substanz im blut
EP0343143A2 (de) Verfahren zur Messung des Lambda und/oder Luft-Kraftstoffverhältnisses und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2007107366A1 (de) Vorrichtung zur spektroskopischen analyse eines gases
Semb The detectability of the odor of butanol
EP2927679A1 (de) Gerät für die messung und analyse des multiple-breath-stickstoff-auswaschverfahrens
DE102006058051B4 (de) Verfahren zur Überwachung der Konzentration eines Wasserinhaltsstoffes in einem wässrigen Medium
US20240324897A1 (en) Method for processing mass spectrometry data obtained from breath gas
DE19607062C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Ethanolkonzentration in einer Atemgasprobe
EP0874238A1 (de) Messvorrichtung zum gleichzeitigen Bestimmen des Flusses einer strömenden Gasmischung und der Konzentration eines spezifischen Gases in der Gasmischung
DE19622089A1 (de) Verfahren zur Analyse Hämoglobin enthaltender medizinischer Proben
DE4443142C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Alkoholkonzentration in der Ausatemluft
DE69931820T2 (de) Differenzielle gasmessung, insbesondere um atemgas zu analysieren
DE19629342C2 (de) Verfahren und Anordnung zur nicht-invasiven, transkutanen Bestimmung von Stoffkonzentrationen in Körpergeweben
DE69924888T2 (de) Vermeidung von vergiftungen während der narkose
DE102020109296A1 (de) Verfahren und Aerosol-Messgerät zum Bestimmen einer quellenabhängigen Partikelgrößenverteilung eines Aerosols
DE4235328A1 (de) Meßverfahren zur Bestimmung der Blutalkoholkonzentration (BAK) durch Messung der Atemalkoholkonzentration (AAk)
AT509964B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer fertilen phase einer frau durch ermittlung eines co2-partialdruckes in einem atemgas der frau
DE69114896T2 (de) Anordnung und Verfahren zur Voraussage des Wertes von gemischten Blutparametern.
WO2023160988A1 (de) Fahrzeugvorrichtung zur messung eines zu analysierenden gases

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: ACKMANN MENGES PATENT- UND RECHTSANWAELTE, 80469 M

R082 Change of representative

Representative=s name: SCHUMACHER & WILLSAU PATENTANWALTSGESELLSCHAFT, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140701