DE2340678B2 - Verfahren und vorrichtung zum nachweis von alkohol in einer atemprobe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Alkohol in einer Atemprobe, bei dem ein Halbleiterdetektor mittels mindestens einer Heizeinrichtung auf hohe Temperatur aufgeheizt wird und der zu untersuchenden Atemprobe ausgesetzt wird und sein Widerstand gemessen wird; die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einem Halbleiterdetektor, einer Meßschaltung zum Messen seines Widerstandes und mindestens einer Heizeinrichtung zum Aufheizen des Halbleiterdetektors.

In der Zeitschrift »Elektronik«, 1972, Heft 5, Seite 155 und 156 ist ein Verfahren der eingangs angegebenen Art beschrieben. Bei dem bekannten Verfahren werden zur Beschleunigung des Gasaustauschei zwischen dem Halbleitermaterial des Detektors und der Umgebungsatmosphäre höhere Temperaturen verwendet, und zwar sowohl zum Reinigen des Halbleiterniaterials vor einer Messuwg als auch während der Messung selbst (schnelles Ansprechverhalten). Die F i g. 7 dieser Druckschrift zeigt ferner, daß die Empfindlicheit eines derartigen Halbleiterdetektors für eine Reihe brennbarer Gase und Dämpfe mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Nachweis von Alkohol in einer Atemprobe der oben beschriebenen Art anzugeben, bei dem eine größere Empfindlichkeit für in einer Atemprobe enthaltenen Alkohol erhalten wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

Durch das beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Abschalten mindestens einer Heizeinrichtung des Halbleiterdetektors hei der eigentlichen Messung wird eine überraschend hohe Empfindlichkeitssteigerung erreicht, die darauf zurückzuführen ist, daß sich die Empfindlichkeit des Halbl.eiterdetektors für das Trägergas (Atem) gerade in entgegengesetztem Sinne ändert wie seine Empfindlichkeit für Alkohol, wenn die Temperatur des Halbleitermaterials herabgesetzt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird eine besonders einfache Steuerung der Heizeinrichtungen des Halbleiterdetektors erhalten. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird die zur Vorbereitung des Halbleiterdetektors auf eine Messung benötigte Zeit klein gehalten. Das Vorbeiführen von Luft an einem katalytischen Detektor für Wasserstoff und Hydrazin ist an sich in der US-PS 34 79 257 beschrieben. Dieses Vorbeiführen findet aber gleichermaßen bei der Messung und bei der DetektorauPjereitung statt, während bei d«r Erfindung das Ausheizen des Halbleiterdetektors auf einer oberhalb der Betriebstemperatur liegenden Temperatur und das Vorbeiführen alkoholfreier Luft gezielt zum Zwecke des Abführens im Halbleitermaterial adsorbierter Gase erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch

4 läßt sich auch von nicht fachkundigem Bedienungspersonal, wie einem Verkehrspolizisten, fehlerfrei verwenden, da zur Anzeige gebracht wird, wenn der Halbleiterdetektor für eine Messung noch nicht genügend aufbereitet worden isL Damit entfällt auch ein kompliziertes Berücksichtigen des Ausgangszustandes des Halbleiterdetektors bei der Messung seiner Widerstandsänderung bei Anströmung mit eine·· Atemprobe; die Bedienungsperson braucht nur den Widerstand selbst an einem Meßinstrument abzulesen. Damit läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr einfach handhaben und liefert zuverlässige und genaue Ergebnisse.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist sichergestellt, daß die Anzeigeschaltung das ,_s die Meßbereitschaft des Halbleiterdetektors signalisierende Anzeigesignal nur bereitstellt, wenn die Temperatur des Halbleiterdetektors größer als ein durch den Temperaturfühler vorgegebener Wert ist und zugleich der Widerstand des Halbleiterde'.ektors größer als der durch den Widerstanddiskriminator vorgegebene Wert ist. Damit besteht eine noch größere Sicherheit gegen Messungen -inter Verwendung eines noch nicht vollständig aufbereiteten Halbleiterdetektors.

Eine weitere Sicherung gegen eine Verwendung eines nicht vollständig aufbereiteten Halbleiterdetektors wird mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 erhalten, wonach das Meßbereitschaft signalisierende Anzeigesignal nur erhalten wird, wenn der vorgegebene hohe Widerstand des Halbleiterdetektors über eine vorgegebene Mindestzeit vorliegt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 7 vorgesehen, daß eine Pumpe zum Bewegen von Luft über den Halbleiterdetektor während des Aufbereitungsvorganges zugleich durch das von der Anzeigeschaltung bereitgestellte Anzeigesignal geschaltet wird. Durch diese Maßnahme werden Fehler bei der Bedienung der Vorrichtung zu Beginn und zum Ende des Aufbereitungszyklus verhindert. Eine Programmsteuerung einer Pumpe eines Gasprüfgerätes ist zwar an sich aus der US-PS 34 27 862 bekannt; dort wird jedoch die Pumpe unter Verwendung eines mit einem teleskopierbaren Ansaugrohr zusammenarbeitenden Potentiometers derart gesteuert, daß unabhängig vom veränderlichen Volumen des Ansaugrohres dem eigentlichen Gasdetektor stets dieselbe Gasmenge pro Meßzyklus zugeführt wird.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 wird die Meßschaltung automatisch aktiviert, wenn die Aufbereitungsphase beendet ist.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist sichergestellt, daß ein das Ende der Aufbereitungsphase signalisierendes Anzeigesignal von der Anzeigeschaltung nur bereitgestellt wird, wenn das Halbleitermaterial des Detektors wirklich auf die ^ vorgegebene Ausheiztemperatur aufgeheizt worden ist. Wird der Thermostat außen am Gehäuse des Halbleiterdetektors befestigt, so ist er natürlich gemäß dem Temperaturgefälle zur Umgebung hin auf einen entsprechend niedereren Wert einzustellen, was durch ^₀ Versuche leicht ermittelt werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Testgerätes,

F i g. 2 ein Schaltbild des Testgerätes der F i g. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Testgerätes,

F i g. 4A, 4B ein Schaltbild des Testgerätes der F i g. 3,

F i g. 5 ein Schaltbild eines externen Eichgerätes füi das Testgerät der F i g. 3,

F i g. 6 bis 8 Schaltverbindungen bei der Einführung von Steckern, die in Verbindung mit dem Testgerät der F i g. 3 benutzt werden,

F i g. 9 einen Querschnitt durch den inneren mechanischen Aufbau des Testgerätes der F i g. 3,

F i g. 10 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 9,

F i g. 11 ein Teilschaltbild für einen abgeänderten Teil der Schaltung der F i g. 4,

F i g. 12 eine graphische Darstellung von Leitfähigkeit und Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit ein und desselben Detektorelementes während einer typischen »Aufbereitung« vor dem Gebrauch,

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Zeit ein und desselben Detektorelementes, das auf herkömmliche bzw. erfindungsgemäße Weise bei einer alkoholfreien Blasprobe betrieben wird, und

Fig. 14 eine graphische Darstellung ähnlich der in Fig. 13, wobei Temperatur und Leitfähigkeit unter verschiedenen Umständen bei einer alkoholhaltigen Blasprobe gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein allgemein mit 10 bezeichnetes Testgerät dargestellt. Das Testgerät 10 weist einen Eingang 12 und einen Ausgang 14 für die zu prüfende Atemluft auf. Ferner weist das Testgerät ein Anzeigeinstrument 16 einen Schalter 18 mit zwei Stellungen, einen Druckknopf 20 zum Einschalten des Testgerätes und einen Druckknopf 22 für die Meßanzeige auf.

In Fig. 2 ist die elektrische Schaltung für das Testgerät 10 gezeigt; die Schaltung besitzt einen Detektor 24, der für die Anzeige des Alkoholgehaltes in der Blasprobe dient, eine Pumpe 26 für die Reinigung des Detektors 24 bei entsprechender Stellung des Schalters 18, wobei die Umgebungsluft durch den Detektor hindurchgeleitet wird, Batterien 28, 30 und 32 und Widerstände 34 und 36.

Der Schalter 18 weist vier Schalter 18A 18ß, 18Cund 18D auf, die gemeinsam geschaltet werden. Sie sind in der Stellung: Reinigung gezeigt. Der Detektor 24 weist zwei Elektroden aus Widerstandsdraht 24 A und 245auf, die in einen Halbleiter (z. B. ZnCh) eingebettet sind, wodurch eine Detektorstrecke 24AB gebildet ist, und hat ferner Heizwiderstände 24C und 24D, um das Gehäuse des Detektors oder die Zelle zu erwärmen. (Diese Zelle ist vorzugsweise so ausgebildet, wie es die Fig. 9 näher zeigt.)

Erste Ausführungsform

Die Arbeitsweise und die Schaltung der obengenannten Elemente wird am besten unter Einbeziehung des Testablaufes dargestellt. Für den Test wird der Schalter 18 in die dargestellte Stellung »Reinigung« gebracht und der Druckknopf 20 niedergedrückt und danach in dieser Stellung vom Benutzer gehalten. Dadurch wird der Stromkreis der Batterie 28 über die Elektrode 24ß und den Heizwiderstand 24D geschlossen. Zusätzlich ist an die Klemmen der Batterie 28 eine Serienschaltung eines Widerstandes 36 und eines Anzeigeinstrumentes 16 (durch die Kontakte der Schalter 18D und 18Q angeschlossen.

Das Anzeigeinstrument 16 dient hierbei zum Ablesen der Spannung der Batterie 28 und zeigt ihren Ladezustand an. Falls der Ladezustand nicht ausreicht,

wie es vorzugsweise auf der Skala des Anzeigeinstrumentes (Fig. 1) angezeigt ist, kann mit dem Test nicht fortgefahren werden, bis die Batterie wieder aufgeladen oder ersetzt worden ist.

In der niedergedrückten Stellung des Schalters 20 wird auch die Batterie 30 (durch die Schalter 18ß und ISA) über die Serienschaltung der Elektrode 24/4 und des Heizwiderstandes 24C kurzgeschlossen. Da die Pumpe 26 im Nebenschluß zum Heizwiderstand 24C liegt, wird auch ihr Motor mit Strom versorgt.

Dadurch fördert die Pumpe 26 Luft durch die Detektoreinheit, während der Detektor 24 aufgeheizt wird, um ihn über seine normale Betriebstemperatur (z. B. 270° C) hinaus zu erwärmen (z. B. auf 340° C).

Der Benutzer hält den Druckknopf 20 weiterhin für eine gewisse Zeitdauer (z. B. eine Minute) in der niedergedrückten Stellung und schaltet dann den Schalter 18 auf die Stellung »Meßanzeige«. Dadurch werden die Schalter 18/4 und 18ß geöffnet und das Anzeigeinstrument 16 (über 18Cund i&D)\n Reihe mit dem Schalter 22, der Batterie 32 und dem Widerstand 34 gelegt. Etwa zu dieser Zeil drückt der Benutzer auch den Druckknopf 22 für die Meßanzeige und beobachtet, daß der Zeiger des Anzeigeinstrumentes 16 im unteren Meßbereich steht (z. B. im Bereich 16ßder F i g. 1). Falls das nicht dei Fall ist, schaltet er den Schalter 18 in die Stellung »Reinigung« zurück, wartet ein wenig (z. B. 15 oder 20 see) und wiederholt dann diesen Vorgang.

Ist einmal eine hinreichende Reinigung vollzogen worden, verläuft der Test folgendermaßen weiter: Die untersuchte Person bläst direkt in den Einlaß 12, wobei zur selben Zeit die untersuchende Person den Druckknopf 20 losläßt und den Druckknopf 22 niederdrückt. Die untersuchte Person sollte nach Möglichkeit tief Luft holen und dann ununterbrochen die Luft in den Einlaß 12 ausatmen. Das Anzeigeinstrument 16 zeigt dann die Alkoholkonzentration im Atem an, wobei der Zeiger im roten Bereich (16R) steht, wenn die Alkoholkonzentration im Blut den zulässigen Wert übersteigt, und im grünen Bereich (t6G), wenn diese Alkoholkon'entration unter dem zulässigen Wert liegt.

Für die Anzeige der Reinigung und für den eigentlichen Test gibt das Anzeigeinstrument 16 den Strom an, der durch einen Schaltkreis fließt, der aus einer Serienschaltung des Anzeigeinstrumentes 16, des Schalters 22, der Batterie 32, des Widerstands 34, der Batterien 28,30 und der Elektrode 24ß besteht. Parallel zu diesem Serienschaltkreis ist die zwischen den Elektroden 24A und 24ß liegende Detektorstrecke 24AB geschaltet. Daher kann man am Anzeigeinstrument 16 den Widerstand der vorgeheizten Detektorstrecke IAAB ablesen. Während des Testvorganges wird jeder Alkohol in der Luft, die durch den Halbleiter strömt, den Widerstand erniedrigen und einen großen Zeigerausschlag des Anzeigeinstrumentes verursachen. Nichtalkoholische Bestandteile der Blasprobe werden jedoch keine Wirkung zeigen.

Am Einlaß 12 kann ein einfaches Plastikmundstück angeschlossen werden. Die untersuchte Person könnte hierbei auch eine am Auslaß 14 befestigte Tüte aufblasen oder eine daran angeschlossene Pfeife zum Tönen bringen. Es ist nicht notwendig, daß die untersuchte Person direkt in den Einlaß 12 bläst Sie könnte zunächst in einen einfachen Aufnahmeraum blasen (z. B. eine Tüte aufblasen oder mit ihrer Atemluft eine Kolbenkammer oder einen anderen Vorratsbehälter füllen), wobei danach dann die Blasprobe in den Einlaß 12 geführt wird.

Zweite Ausführungsform

In Fig. 3 ist ein Testgerät allgemein mit 10' bezeichnet; es arbeitet weitgehend automatisch und sicherer. Es weist eine Anzeige 16' auf, die aus mehreren Lampen 161 bis 169 besteht. Ferner weist das Testgerät einen einfachen Ein-Aus-Schalter 19 auf, wobei alle anderen Funktionen in Abhängigkeit vom Einlaß der Blasprobe automatisch ablaufen.

ίο Wie aus der F i g. 3 zu sehen, weist das Testgerät 10' auch zwei lösbare Verbindungssiecker 40 und 42 auf. (Diese Stecker können, wenn sie losgelöst sind, gegen Verlust dadurch gesichert werden, daß sie, wie dargestellt, am Gehäuse befestigt sind. Weiterhin kann

is das Testgerät mit einem Tragriemen 48 versehen sein.) Wie aus F i g. 9 ersichtlich ist, weist das Testgerät 10' neben einem Auslaß 14 auch einen Einlaß 12' für die Blasprobe und einen Lufteinlaß für die Reinigungspmpe auf. Auch die Anordnung des Detektors 24 und der

ίο Pumpe26ist in Fig.9gezeigt.

In Fig.4A ist die Schaltung des Testgerätes 10' dargestellt. Sie weist einen Detektor 24' mit getrennten, am Gehäuse anliegenden Heizwiderständen 24C und 24D und inneren Elektroden 24Λ und 24ß auf. Das Testgerät 10' weist als Fühler für den Blasdruck einen Druckschalter 50 auf, wie in der US-PS 37 64 720 genauer beschrieben ist.

Der Druckschalter 50 ist Teil einer »Testbereit«- Schaltung, die die »bereit«-Lampe 167 (LED = Licht emittierende Diode) und die »Test«-Lampe 168 aufweist. Der Schalter 50 bringt, wenn er geschlossen ist, beide Lampen 167 und 68 zum Leuchten, erregt dabei eine Relaisspule K 3 und löst eine rückstellbare Zeitgeberschaltung »Blasen« aus. Der restliche Teil der Schaltung der Fig.4A, die im einzelnen noch näher beschrieben wird, dient für die automatische Ausführung der beim Tastgerät der F i g. 1 und 2 von Hand ausgeführten Vorgänge sowie für mehrere zusätzliche Vorgänge.

In Fig.4B sind weitere Einzelheiten des Testgerätes 10' dargestellt. Eine automatische Ausschalteinheit verhindert, daß die Batterien des Teslgerätes 10' unnötigerweise entladen werden, wenn das Ausschalten vergessen wurde. Nach einer vorgegebenen Zeit (z. B. 3

bis 4 min) schaltet dieser Zeitgeber das Testgerät ab. Ferner ist eine automatische Meß- und Anzeigeschaltung (mit der Lampe 164 »aufladen«) für den Batteriezustand vorgesehen und allgemein mit »aufladen« bezeichnet. Außer der »Aufladeschaltung« und der

automatischen Ausschalteinheit weist die Schaltung der

Fig.4B eine Batterie 32', den Ein-Aus-Schalter 19 und eine stabilisierte Spannungsquelle (Bezeichnung: +1 IV)

für die Schaltung der F i g. 4A auf.

Die Schaltung der F i g. 4A, 4B weist eine Anzahl von

Anschlußpunkten auf, die mit den Buchstaben A, B, Q D, E F, H, /und K bezeichnet sind. Diese beziehen sich auf die Anschlüsse der Buchse für den Verbindungsstecker 40. In Fig.6 ist die Zusammenschaltung durch einen Stecker 40 gezeigt, wobei die Anschlußpaare A und /, B

und C und E und F jeweils elektrisch zusammen verbunden sind, während E, K und H elektrisch nicht verbunden sind.

Der Stecker der Fig.6 ist der Betriebsstecker und schaltet für den Betrieb oder den Test die Verbindungen

der verschiedenen entsprechenden Anschlußpunkte der Fig. 4.

F i g. einerseits zeigt den Ladestecker 40', der anstelle des Steckers 40 verwendet wird, wenn die Battenen des

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Testgerätes 10' aufgeladen werden. In diesem Fall werden die Anschlußstifte B, ], Wund Fextern mit zwei geeigneten Gleichspannungsversorgungseinheiten (z. B. 2,8 V und 13,5 V) verbunden, während die Stifte K und D untereinander verbunden sind.

Fig.8 zeigt den Stecker 42, in dem nur A₁ B und H verwendet werden (Fig.4A). Der Stecker 42 ist vorzugsweise anders gebaut (z. B. weist er 5 Stifte auf) als der Stecker 40, um eine Verwechslung auszuschließen. Der Stecker 42 verbindet die Anschlüsse: A und B. Um das Testgerät 10' zu eichen, wird ein externes Eichgerät 100, dargestellt in Fig. 5, verwendet. Bei der Eichung werden die Anschlüsse B, A und Hdes Gerätes 100 mit den entsprechenden Anschlüssen der Fig.4A anstelle des Steckers 42 verbunden, wobei eine geeignete Wechselspannung (z.B. 12,6V) an seinen Eingang gelegt wird, während das Testgerät 10' mit einer Eichgasprobe versorgt wird. Das Gerät 100 weist einen Gleichrichter (Dioden 101, 102), ein Filter (Kondensatoren 103, 104) und einen Spannungsregler (Zenerdioden 105, 106) auf, um zwei integrierte Schaltkreise (MC 14 336 und P 201-9) mit geregelter positiver und negativer Spannung (Leitung +15 und — 15) zu versorgen. Diese integrierten Schaltkreise dienen als ein Spitzenspannungsspeicher. Ein Schalter 107 entlädt nach der Eichung oder für eine zweite Eichung (z. B. für ein anderes Testgerät) den Haltekondensator _vO,47 Microfarad).

Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf F i g. 4 wird jetzt ein typischer Testablauf beschrieben, wobei vorausgesetzt ist, daß das Testgerät 10' für eine längere Zeit nicht benutzt worden ist. In diesem Fall sind der Betriebsstecker 40 der F i g. 6 und der Eichstecker 42 der F i g. 8 in ihren Buchsen, um folgende Anschlußpaare zu verbinden: A und J; Bund C; E und F (Fig.4B); und 42,4 und 42Ä Diese Verbindungen sind in Fig.4 durch punktierte Linien angedeutet. Zuerst wird der Ein-Aus-Schalter 19 (Fig.4B) auf »Ein« gestellt. Der Schalter 19 ist vorzugsweise ein Tastschalter, der mechanisch in die mittlere (kontaktlose) Stellung gedrückt wird, aber zur Kontaktgabe entweder gegen die Ein- oder Ausklemmen gedrückt werden kann. Wenn der Schalter in die Einstellung gedruckt wird, wird die an der Leitung 110 anliegende Batterie über fund F(punktierte Linie) mit der Leitung 112 verbunden und versorgt einen Schließ-Kreis 99 mit einer Relaisspule Ki mit Spannung. Diese Spule wird erregt, schließt den Relaisschalter KiA und verbindet die Batterie 32' dann mit der Leitung 112, auch wenn der Benutzer den Schalter 19 freigibt Dadurch gelangt die Spannung über die Leitung 112 zur geregelten Spannungsquelle (Widerstand 113undZenerdiode 114), zur Aufladeschaltung, zur automatischen Ausschalteinheit und (über einen Widerstand 115) zur Licht emittierenden Diode (LED) 165 für »Ein«. Sie leuchtet auf und leuchtet weiter, um anzuzeigen, daß das Testgerät eingeschaltet ist

Die »Aufladeschaltung« weist eine weitere Zenerdiode 116 auf, die in Serie mit einem Widerstand 117 zwischen den Leitungen 112 und 110 liegt, um eine Spannung am Verbindungspunkt der Serienschaltung bezüglich Leitung 112 zu bilden. Dieser Verbindungspunkt ist miit der Basis eines PNP-Transistors 118 verbunden, dessen Emitter mit der auf +11V geregelten Spannungsleitung verbunden ist und dessen Kollektor einerseits über einen großen Widerstand 119 geerdet ist und andererseits über einen kleineren Widerstand 120 an der Basis eines NPN Transistors 121 liegt. Der Transistor 121 ist mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke in Serie mit dem Strombegrenzungswiderstand 123 und der Ladeanzeige LED 164 geschaltet. Im Betrieb, wenn die Spannung zwischen den Leitungen 112 und 110 unter einen vorgegebenen Wert (bestimmt durch 116) fällt, wird der Transistor 118 leitend, wodurch der Transistor 121 leitend wird und die LED 164 zum Aufleuchten bringt. Zum Beispiel wird für eine Nickel-Cadmium-Batterie 32' mit einer Nennspannung von 12 V, die eine Spannung von über 12,5 V liefert, eine Zenerdiode 116 so gewählt, daß die »Aufladeschaltung« die LED 164 für Spannungen zwischen 112 und 110 von weniger als etwa 12 V zum Aufleuchten bringt, wodurch ein schlechter Ladezustand der Batterie 32' angezeigt wird.

Die automatische Ausschalteinheit ist im wesentlichen ein Zeitgeber mit einem zwischen 112 und 110

_zo liegenden ÄC-Glied (Widerstand 130 und Kondensator 131). Ein Unijunktiontransistor 132 wird gezündet, wenn die Spannung des Kondensators einen vorgebenen Wert erreicht. Die Zündung von 132 schaltet einen Transistor 133 (Teil des Schließ-Kreises 99) ab, wodurch

_2i K i außer Strom gesetzt wird, KiA öffnet und die Verbindung zur Leitung 112 gelöst wird.

Wird der Schalter 19 in seine Ausstellung gedrückt, dann wird ein kleiner Widerstand 135 parallel zum großen Widerstand 130 des Zeitgliedes geschaltet, um

,₀ die Zeitkonstante kleiner zu machen, womit der Unijunktion-Transistor 132 sofort gezündet wird und das Testgerät abschaltet. Die Diode 131D dient der Entladung des Kondensators 131 als Überbrückung des großen Widerstandes 130.

Wird die Batterie mit der Leitung 112 verbunden, so liegt diese Spannung (z.B. 12V) und die andere geregelte Spannung (z. B. 11 V) auch an den bezeichneten Anschlüssen der Schaltung in Fig.4A. Durch die Erregung der Relaisspule K1 wird auch ein zweiter Relaisschalter KiB geschlossen, womit der Motor der Reinigungspumpe 26 über den normalerweise geschlossenen Relaisschalter K2B parallel zur Batterie 28 geschaltet wird (die eine Nickel-Cadmium-Batterie sein kann), wobei die Anschlüsse A und /, wio durch die

punktierte Linie angedeutet über den Stecker 40 verbunden sind). Die Reinigungspumpe 26 wird eingeschaltet und der Fühler 24,4 des Detektors und der Heizwiderstand 24C der Detektorzelle mit Strom versorgt wobei hier beide parallel zur Reinigungspumpe 26 geschaltet sind. Der Stromzweig mit dem Heizwiderstand 24C weist auch einen Thermostat-Schalter TS1 auf, der öffnet, sobald das Detektorgehäuse eine vorgegebene Temperatur (z, B. 38" C) erreicht TSl ist (über KIB und KiB) mit dem Minuspol der

Batterie 28 verbunden, während die andere Seite des Heizwiderstandes 24C sowohl mit +11 V als auch mit dem Pluspol der Batterie 28 verbunden ist Der Verbsndungspunkt von 24C und TSl ist an einer Thermostaten-Sperrschaltung angeschlossen, die das

6ο Testgerät in nicht meßbereitem Zustand verriegelt wenn das Detektorgehäuse nicht seine vorgegebene Temperatur erreicht hat

Die Relaisspule Ki (Fig.4B) schließt auch den Schalter K IC(Fig.4A), um die Batterie 30 über C-E und den Ruhekontakt von KZBzur Elektrode 2AB de: Detektors 24 parallel zu schalten. Parallel zur Elektrode 24ß und der Batterie liegt eine Serienschaltung eines zweiten Heizwiderstandes 24£> und eines Thermostat-

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schalters TS 2. (Der Schalter TS2 wird als Thermostat benutzt, um den Heizwiderstand 24D am Überhitzen des Detektorgehäuses zu hindern.)

Zusammengefaßt wird, wenn der Schalter 19 in die »Ein«-Stellung gedrückt wird, LED 165 »Ein« zum Leuchten gebracht, die automatische Ausschalteinheit eingeschaltet (die das Testgerät nach einer gewünschten Zeitdauer ausschaltet, falls es nicht vorher von Hand abgeschaltet wird), die Reinigungspumpe 26 eingeschaltet, die Elektroden 24A und 24B des Detektors mit Strom versorgt und ebenso der Heizwiderstand 24Cund 24D, um das Detektorgehäuse aufzuheizen. Mit Strom werden auch die Schaltungen für die Anzeige von »Alkohol«, >; Warnung«, »Alkoholfrei« und »Warten« mit Strom versorgt, obwohl, außer der letzteren, keine dieser Schaltungen bis jetzt betrieben wird. Auch ist bis jetzt die Schaltung »Testbereit« oder die Zeitgeberschaltung »Blasen« nicht eingeschaltet worden.

Die Anlegung der Spannung an der Leitung 112' der Schaltung »Warten« (auf Reinigung) ergibt, daß die LED 166 »Warten« (verbunden über den Ruhekontakt eines Schalters K 2A) aufleuchtet, wobei aber der Zeitgeber nicht ausgelöst wird. Dieser Zeitgeber besteht aus einer Serienschaltung von einem Widerstand 170 und einem Kondensator 171 zwischen der Leitung 112' und Erde. Dc Verbindungspunkt von 170 und 171 ist mit der Steuerklemme eines Unijunktion-Transistors UJ1 verbunden, der so geschaltet ist, daß er einen Thyristor SCRi durch schaltet. Zuerst kann der Kondensator wegen der zwei Verbindungen zur Erde (über den kleinen Widerstand 173) nicht aufgeladen werden Die eine dieser Verbindungen kommt (über Leitung 175) von der Thermostaten-Sperrschaiiung und die andere gegebenenfalls durch den Emitter-Kollektor-Kreis eines Transistors 174.

Die Thermostatensperrschaltung weist einen NPN-Transistor 177 in Emitter-Basisschaltung auf, wobei der Kollektor mit Leitung 175 und die Basis (über Widerstand 179) mit dem Kollektor eines PNP-Transistors 180 verbunden ist (dessen Kollektor auch i'-ber Widerstand 181 mit Erde verbunden ist). Der Emitter von 180 ist mit + 11 V und die Basis (über Widerstand 183) mit dem Verbindungspunkt von TSi und 24C verbunden.

Im Betrieb hält die Thermostaten-Sperrschaltung die Leitung 175 auf Erde, bis TSi öffnet Das wird dadurch verursacht daß 180 und 177 durch die niedrigere Spannung an der Verbindung von TS1 und 24C mit geschlossenem TSi über die Vorspannung leitfähig gehalten sind, wohingegen, wenn 7"5I öffnet die Vorspannung an der Basis von 180 auf +11 V geht und wegen der Sperrung von 180 die Vorspannung von 177 fällt Dadurch wird eine Isolierung der Leitung 175 bewirkt

So kann der Zeitgeber der Schaltung »Warten« nur ausgelöst werden, wenn 7Sl eine vorbestimmte Temperatur des Gehäuses des Detektors mißt

Es ist jedoch für die Betätigung des Zeitgebers der Schaltung »Warten« auch notwendig, daß der Widerstand zwischen den Elektroden 24Λ und 245 auf einen hohen Wert steigt (was anzeigt, daß der Bereitschaftszustand für einen Test erreicht ist). Dieser Anstieg des Widerstandswertes wird noch genauer in Verbindung mit Fig. 12 erläutert Der Widerstand wird (nachdem der Schalter 19 geschlossen wurde) von dem Teil der Schaltung »Warten« laufend gemessen, der den NPN-Transistor 185 aufweist

IMe Basis des Transistors 185 ist über einen Widerstand 185/? und eine Diode 185D mit Erdi verbunden und über einen Widerstand 186/?, Leitunj 186, den Schleifer eines Potentiometers 187, ein« Zenerdiode 188 und die Ruhekontakte des Schalten K 3ß mit der Elektrode 24ß verbunden. Die Elektrode 24/4 ist mit der Spannungsquelle 11 V verbunden. Wenr der Widerstand zwischen 24A und 245 groß ist, brichi die Spannung an der Zenerdiode 188 nicht zusammen und die Basis von 185 wird in etwa auf Erdpotentia

ίο gehalten, d. h. Transistor 185 sperrt. Wenn jedoch del Widerstand zwischen 24Λ und 24ß fällt, bricht die Spannung der Zenerdiode 188 zusammen und 185 steuert durch.

Daher kann, nachdem das Testgerät 10' eingeschaltet wurde, der Zeitgeber »Warten« nicht ausgelöst werden bis das Detektorgehäuse eine erhöhte Temperatur (TS 1 ist offen) erreicht hat und der Widerstand zwischen den Elektroden 24A und 24ß anzeigt, dall der Bereitschaftszustand erreicht ist. Das dauert im allgemeinen 60 see.

Wem beides angezeigt wird, beginnt sich der Kondensator 171 aufzuladen, wobei mr Sicherheit eine weitere Zeitverzögerung (z. B. 15 see bei laufender Pumpe 26 und während des Aufheizens der Elektroden 24A 24B über die Batterien 28 und 30) vorgesehen ist, um sicherzugehen, daß ausreichend gereinigt wurde und ciaß der Bereitschaftszustand wirklich erreicht ist. Der Zeitgeber verhütet auch, daß, wenn das Detektorgehäuse zwar die Betriebstemperatur erreicht hat und der Widerstand zwischen den Elektroden 24Λ und 24ßhoch

:o ist, aber die Detektorstrecke 24AB unter der Betriebstemperatur liegt eine falsche Anzeige »Bereit« stattfindet. Nach dieser Zeitdauer (z. B. 15 see) zündet UJi den SCR 1, um das Relais K 2 zu erregen. (Ein Transistor 195 ist zum Ausschalten von SCR 1 vorgesehen und verhütet, daß SCR 1 während des Durchschaltzustandes des Transistors 185 gezündet wird.)

Falls zu irgendeiner Zeit der Detektor den Bereitschaftszustand verläßt wird dies durch den Transistor 185 aufgezeigt, der dann durchgeschaltet wird und damit den Transistor 195 und SCRi abschaltet. Wer.r. der Detektor seinen Bereitschaftszustand wieder erreicht wird der Zeitgeber wieder ausgelöst und SCR 1 nach der Verzögerungszeit wieder gezündet.

Durch die Erregung von K 2 werden die Schalter K2A und K2B betätigt. K2B öffnet den Stromkreis von der Batterie 28 zur Pumpe 26, Heizwiderstand 24C und Elektrode 24A. Die dem Detektor zugeführte Leistung wird jetzt auf einen normalen Wert verringert

(der ausreicht um den Bereitschaftszustand aufrechtzuerhalten). Bei der Betätigung des Schalters K2A wird das Licht 166 »Warten« abgeschaltet und die Schaltung »Test-bereit« und die Zeitgeberschaltung »Blasen« (über die Leitung 196) mit Spannung versorgt

Dadurch leuchtet LED 167 »Bereit« auf, und der Druckschalter 50 für das Blasen wird an Spannung gelegt Indem in den Einlaß 12' eine vorgegebene Zeit lang (z. B. 5 see) geblasen wird, um eine Blasprobe tief aus der Lunge zu erhalten, wird der Zeitgeber für das Blasen betätigt womit LED 161 »alkoholfrei« aufleuchtet und zwar, wenn die geprüfte Blasprobe nicht bewirkt daß der Detektor 24 eine Blutalkoholkonzentration anzeigt die für den Hinweis (LED 162 »Warnung«) auf eine mittlere Trunkenheit (z. B. 0,05%

Atemalkoholkonzentration) oder für den Hinweis (LED 163 »Alkohol«) auf einen fortgeschrittenen Tnmkenheitszustand (z. B. 0,1% — vorzugsweise der gesetzliche Grenzwert) ausreicht

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Im einzelnen weist die Schaltung »Testbereit« einen Transistor 201 auf, der über die auf der Leitung 196 anliegende Spannung durchgeschaltet wird, um (über einen Widerstand 202) die LED 167 zum Aufleuchten zu bringer. (Transistor 201 und LED 167 werden durch das Zünden eines Thyrutors SCR 2 über den Zeitgeber für das Blasen abgeschaltet). Durch das Schließen des Druckschalters 50 wird ein Transistor 203 durchgeschaltet, womit die über den Transistor 201 mit Leitung 196 verbundene Lampe 168 »Test« aufleuchtet und womit ι ο eine Relaisspule K 3 erregt wird. Diese Spule betätigt einen Schalter K3A im Zeitgeber für das Blasen, wodurch eine Erdverbindung zu einem Taktgeber-Kondensator 205 gelöst wird, so daß dieser (über einen Widerstand 207) aufgeladen werden kann. K3A erdet dann die Basis von Transistor 185, um die Anzeige des Alkoholgehaltes in der Blasprobe zu unterdrücken, wenn die Schaltung »Warten für die Reinigung« in Betrieb ist. Wenn die angemessene Zeit (ohne daß der Druckschalter 50 wieder geschlossen wird, um den Zeitgeber für das Blasen zurückzusetzen) verstrichen ist, wird der mit dem Kondensator 205 verbundene LJJ 2 gezündet, um SCR 2 einzuschalten, wodurch die LED

167 und die Lampe 168 »Test« abgeschaltet und die Spule K 3 (über Diode 209) erregt wird.

(Wie später erläutert wird, kann SCR 2 auch eine Sperrschaltung betätigen, die jedes Aufleuchten der LED 161, 162 oder 163 unterdrückt, wenn keine geeignete Blasprobe vorhanden ist.)

Durch das Einschalten von SCR 2 wird die Basis des Transistors 201 auf Erde gelegt, wobei dieser abgeschaltet wird und folglich dann LED 167 »bereit« und Lampe

168 »Test« erlöschen.

In diesem Fall wird kontinuierlich (mit einem über dem Schwellenwert des Schalters 50 liegenden Wert) eine Zeit lang in den Detektor 24' geblasen, und zwar tief aus der Lunge heraus.

K3B schaltet die Elektrode 245 und den Heizwiderstand 24D ab. Es wurde festgestellt, daß der Fühler einem geringeren Meßfehler unterliegt, der durch den Blasdruck verursacht wird, wenn seine Heizfäden während dieser Zeit abgeschaltet sind.

Der Spannungsabfall an der Detektorstrecke 24AB ist eine genaues Maß für die Atemalkoholkonzentration, und von ihm wird das Signal »Alkohol« oder »Warnung« abgeleitet

Die Schaltung »Warnung« weist einen Thyristor SCR 3 auf, der durch den Spannungsdurchbruch einer Zenerdiode 215 angesteuert wird, die über den Schalter K 3ß (in einer im wesentlichen ähnlichen Anordnung w^;e bei der Diode 188) mit den Elektroden 24A 24ßund mit der 11 -V-Schaltung verbunden ist. Falls der Widerstand der Detektorstrecke 2AAB aufgrund einwirkenden Alkohols fällt, wird eine vorbestimmte Spannung (Zenerdiode 215 und das damit verbundene einstellbare und fixierte Widerstandsnetzwerk) ein Durchschalten von SCR 3 bewirken, womit LED 162 »Warnung« aufleuchtet

In ähnlicher Weise weist die Schaltung zur Ansteuerung der LED 163 »Alkohol« eine Zenerdiode 220 auf, die in einer ähnlichen Schaltung mit dem Detektor 24 verbunden ist Falls der Widerstand der Detektorstrekke 24AB aufgrund des Alkohols auf einen noch niedrigeren Wert fällt, findet ein Spannungsdurchbruch der Zenerdiode 220 statt, und ein Thyristor SCR 4 wird gezündet Durch die Zündung von SCR 4 wird die mit ihm in Serie liegende LED 163 zum Aufleuchten gebracht, und diese signalisiert »Alkohol«.

Zusätzlich wird durch die Zündung von SCR 4 die Basis eines NPN-Tra^sistors 221 (über eine Leitung 217 und über einen Widerstand 219) geerdet, dessen Emitter-Kollektor-Kreis in Serie mit der LED 162 und mit SCR 3 liegt. Dieser Transistor 221 wird, wenn der Thyristor SCR 4 ausgeschaltet ist, durchgeschaltet. Immer wenn ein Signal »Alkohol« gegeben wird, wird dadurch das Signal »Warnung« von LED 162 abgeschaltet, womit jede mögliche Fehlinterpretation der Testresultate verhütet wird. Natürlich kann zu diesem Zweck ebenso gut ein Licht für eine »Warnung« bestimmt sein, und zwei Lichter können für »Alkohol« bestimmt sein.

Die Schaltung »alkoholfrei« besteht aus einem einfachen RC-GWed (231, 233) mit einem Unijunktion-Transistor (7/3, der einen weiteren Thyristor SCR 5 zündet. Dieser liegt in Serie mit LED 162 »alkoholfrei« und mit der Spannungsversorgung + 12 V. Der Zeitgeber wird durch Lösen einer Erdverbindung (über Diode 225 und Leitung 227) ausgelöst, indem K3A beim Schließen des Druckschalters 50 geöffnet wird. Sollte das Blasen unterbrochen werden, bevor der Zeitgeber für das Blasen das Relais K3 schließt, stellt K3A eine Erdverbindung her und entlädt den Kondensator 233, womit auch die Zeitverzögerung in der Schaltung »alkoholfrei« zurückgesetzt wird. Die Zeitdauer bis zum Zünden von UJ3 ist langer als die bis zum Zünden von LJJ 2 im Zeitgeber für das Blasen (z. B. 20 see verglichen mit 5 see), so daß eine ausreichende Zeit für das Aufleuchten der Signale »Warnung« oder »Alkohol« zur Verfügung steht. Falls die lichtemittierenden Dioden während dieser Zeit nicht aufleuchten, zündet UJ3, um SCR 5 einzuschalten, der den Stromkreis von der + 12-V-Versorgungsleitung über LED 161 schließt und diese zum Aufleuchten bringt Sollte jedoch entweder das Signal »Warnung« oder »Alkohol« gegeben werden (SCR 3 oder SCR 4 eingeschaltet), dann wird die Zeitverzögerung in der Schaltung »alkoholfrei« abgeschaltet (der Taktgeber-Kondensator 233 wird über eine Diode 241 und SCR 3 bzw. über eine Diode 243, Leitung 217 und SCR 4 geerdet).

Kleine Verzögerungen (durch Kondensatoren 251, 252, 253) verhindern, daß die »Warnung«, »Alkohol« oder »Reinigung« anzeigenden Schaltungen zu schnell auf Signale vom Detektor ansprechen und schützen vor schnell abklingenden Signalen. Eine Temperaturkompensation (Thermistoren 254, 255 und Diode 185D, kann vorgesehen sein, um die Genauigkeit des Testgerätes bei verschiedenen Umgebungstemperaturen zu steigern.

Wie aus F i g. 9 zu sehen ist, weist der Detektor 24' eine Halbleiterperle mit darin eingebetteten Elektroden auf. Die Perle ist durch eine aus einem Maschenneta bestehende Schutzhaube abgedeckt und auf einei Unterlage befestigt Der Detektor 24' befindet sich ir einer Kammer 24L (vgL Fig. 10), die durch eir Detektorgehäuse 24£ aus Glas begrenzt ist Wie au; F i g. 10 genauer zu ersehen ist, sind die Heizwiderstän de 24Cund 24£> an der Außenseite des Detektorgehäu ses angeschweißt (eine geeignete Abdeckung 24 V; ζ. Β aus Teflon, stellt die elektrische Isolation sicher).

Das Detektorgehäuse 24Zs weist vier öffnungen aul die mit dem Einlaß \2", dem Auslaß 14, den Druckschalter 50 bzw. der Pumpe 26 verbunden sind Ein Metalldiffusor 26D ist in der mit der Pumpe 21 verbundenen öffnung vorgesehen, um die Reinigungs luft in der Kammer 24L zu verteilen. Die Pumpe 26 weis ein Rückschlagventil auf.

Im Einlaß 12' kann gegebenenfalis ein kleines Loch (z. B. 3 mm im Durchmesser) vorgesehen sein, das parallel zur Oberseite fcs Gehäuses und durch den verdickten Teil der Seitenwand des Einlasses 12' verläuft Dadurch wird der Luftstrom durch die Kammer 24L vermindert

Während des Reinigungsvorganges wird Luft am Pumpeneinlaß angesaugt und, wie durch die dünnen Pfeile 11 angezeigt, durch das Detektorgehäuse 24£und aus den zwei öffnungen 12' und 14 geblasen. Die von der untersuchten Person geblasene Luft strömt so, wie es durch dicke Pfeile 111 dargestellt ist, nämlich durch das Detektorgehäuse 24£ am Detektor 24' vorbei und aus dem Auslaß 14 heraus.

Die Thermostaten 751 und TS 2 sind vorzugsweise an der Außenseite des Detektorgehäuses 24£auf beiden Seiten des Detektors 24' angebracht

Die Thermostaten und der Detektor 24' sind (vgl. Fig.9) von einer Schicht aus wärmeisolierendem Material umgeben (z. B. eine 1 cm dicke Schicht Polyurethan-Schaum).

Eine Drosselhülse 14' kann zum Steuern des Luftstromes durch die Kammer 24L dienen. Falls die öffnung der Drosselhülse 14' relativ groß gemacht wird, hängt das Ausgangssignal des Detektors relativ wenig von der Zeit ab, während der die untersuchte Person bläst (z.B. 5 oder 7 oder 10see). Um jedoch den Detektor vom Blasdruck möglichst unabhängig zu machen, sollte die Größe dieser Öffnung klein gehalten werden.

Als weitere Verbesserung für die Schaltung in Fig.4A kann eine Relaisspulo K4 zwischen Leitung 196 der Schaltung »testbereit« mit dem Zeitgeber für das Blasen und der Anode von SCR 2, wie in F i g. 11 gezeigt, angeordnet werden. Dieses Relais weist einen Satz von Schaltkontakten K4A, auf, die normalerweise offen sind und in Serie zwischen dem normalerweise offenen Kontakt K3B und 42,4 liegen. Dieser zusätzliche Schaltkreis dient dazu, bis zur Erfüllung der Voraussetzungen an das Blasen eine Anzeige »Warnung« oder »Alkohol« zu verhindern.

Die Perle aus Halbleitermaterial besteht aus einem Material, das, wie z. B. Zink oder Zinnoxyde, nach der Aufbereitung im erfindungsgemäßen Reinigungsvorgang eine markante Änderung in seinen Eigenschaften zeigt.

Der Detektor enthält einen Körper aus porösem, gasdurchlässigem Halbleitermaterial, das sich zwischen den Elektroden 24A und 245 erstreckt und diese umgibt. Die für den Detektor benutzten Halbleitermaterialien sind vom Reduktionstyp. Dieses Material ist ein Metalloxyd-Halbleiter vom N-Typ, wie z. B. SnO₂, ZnO, Fe₂O₃ und TiO₂, von denen ZnO und SnO₂ bevorzugt werden.

Das Arbeiten des oben beschriebenen Testgerätes wird nun zunächst an Hand der F i g. 12 beschrieben, in deren unterem Teil die Leitfähigkeit eines SnO₂-Detektors für zwei Fälle über der Zeit aufgetragen ist. Die gestrichelte Linie 200 ist eine graphische Darstellung der Leitfähigkeit eines Detektors in Umgebungsluft, der in der vom Hersteller vorgeschlagenen Weise (d. h. eine der Elektroden 24/4 oder 24ß wird mit Strom versorgt) vom Zeitpunkt »0« der Zeitachse an aufgeheizt wird. Typisch ist, daß über 4 min für ein »kaltes« Testgerät benötigt werden, damit es »bereit« ist, d. h. bis zum Erreichen einer Leitfähigkeit von beispielsweise 1,5xlO-⁵Ohm-i.

Kurve 400 zeigt die Leitfähigkeit für die Detektoreinheit 24AB wie sie in dem Testgerät 10' benutzt wird Anfänglich wird mit beiden Elektroden 24C und 24L geheizt, womit die Temperatur des Halbleitermaterials in der Detektorstrecke 24AB auf einen höheren Wen als die »Arbeitstemperatur« steigt So wird der Detektor nach Nichtgebrauch aufbereitet. Anfänglich, wenn mit beiden Elektroden 24Cund 24D geheizt wird, steigt die Temperatur des Halbleitermaterials, vgl. im oberen Teil der Fig. 12, Kurve 4000 (entsprechend der Kurve 400), schneller von der Umgebungstemperatur (z. B. 30⁰C, Zimmertemperatur) an als bei der Kurve 2000 (entsprechend der Kurve 200). Die Temperatur wird auf einen höheren Wert gebracht, z. B. 340⁰C. Diese Temperatur liegt über der »Arbeits«-Temperatur (etwa 270⁰C) des Detektors. (Der Detektor könnte für den Alkoholtest bei einer solch hohen Temperatur nicht erfolgreich eingesetzt werden.)

An den Punkten C, 400A und 4000Λ (selber Zeitpunkt) wird die Heizung durch die Elektrode 24Λ und wird die Pumpe 26 abgeschaltet. Dadurch sinkt die Temperatur der Detektorstrecke 24AB, und die Leitfähigkeit iäüi rasch auf einen niedrigen Wert ab, der viel tiefer als c'*r liegt, der mit einer einzigen aufgeheizten Elektrode (Kurve 200) sogar nach 5 oder mehr Minuten erreicht worden ist. Eine theoretische Erklärung dieser Erscheinung kann zur Zeit noch nicht gegeben werden.

Mit der an Hand der Kurven 400 und 4000 erläuterten Aufbereitung des Detektors wird nicht nur ein schnelleres Erreichen des »Bereit«-Zustandes erhalten, sondern es ergibt sich auch eine niedrigere Leitfähigkeit in dem »Bereit«-Zustand. Dies führt auch zu einer verbesserten Genauigkeit der Atemalkoholkonzentration.

Weiterhin ergibt sich, wie in F i g. 13 gezeigt, aus der Temperaturerniedrigung bei der Messung der Blasprobe ein geringeres Ansprechen auf Blasproben ohne Alkohol. Dies ist ein erwünschtes Merkmal. In Fig. 13 zeigt die Kurve G den reziproken Widerstand eines Detektors nach der vom Hersteller angegebenen Aufbereitung, wobei beim Anströmen durch die Biasprobe normale Arbeitstemperatur (über 270⁰C) aufrechterhalten wird. Kurve H zeigt den reziproken Widerstand desselben Detektors bei einer ähnlichen Blasprobe, wobei in dem Augenblick, in dem die Blasprobe in Berührung mit dem Detektor kommt, die beiden Elektroden als Heizelemente ausgeschaltet sind. Das Maximum L der Kurve G ist 1,7mal so groß wie das Maximum M der Kurve H. Wie sich aus der Diskussion der Fig. 14 erhellen wird, ist dies ein Vorteil, da ein größeres Ampliludenverhältnis von einer alkoholhaltigen Blasprobe zu einer alkoholfreien Blasprobe gegenüber den bekannten Testgeräten vorliegt.

Fig. 14 zeigt für verschiedene alkoholhaltige Blasproben die sich ergebenden Kurven. Die gestrichelten Kurven A'zeigen die Ergebnisse, wenn nicht mit den oben angegebenen Test- oder Reinigungsmerkmalen verfahren wird. Zuerst findet die Aufbereitung statt, um eine niedrige Leitfähigkeit bei A-X zu erhalten, und dann wird 5 see lang eine Blasprobe mit einer Alkoholkonzentration von 0,1% durchgeführt. Die ausgezogene Kurve A zeigt denselben Test, wobei aber die Reinigungspumpe bei t\ eingeschaltet wird und bei (2, nach 15 see z. B, abgeschaltet wird.

Die Kurven ZTund B entsprechen den Kurven A und A'mh der Ausnahme, daß eine längere Zeit (7 see) in die Kammer geblasen wird. Wie zu sehen, ist die Amplitude /von ß/ß'um den Betrag /größer als die von A/A'.

JfO

Die Kurven C und D stehen ebenfalls für Blasproben mit 0,] % Blutalkoholkonzentration, wobei aber die den Elektroden 24Λ und 24ß zugeführte Heizleistung mit einsetzender Blasprobe abgeschaltet wird. Hierdurch erhält man in beiden Fällen ein Anwachsen der Amplitude K und auch eine relative Unempfindlichkeit gegenüber Änderungen in der Blasdauer von mehr als etwa 5 see, wenn die Öffnungen so ausgelegt sind, daß das Signalmaximum nach etwa 5 see erreicht wird.

Die Kurven C und D zeigen den durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen höheren Spitzenwert Dieser höhere Wert für K in bezug auf / zusammen mit den Ergebnissen in Fig. 13 (daß die Amplitude L etwa l,7mal so groß wie M ist) bedeutet, daß das durch die Kurven C und D veranschaulichte Verfahren ein ausgezeichnetes Signalverhältnis zwischen alkoholhaltiger Blasprobe und alkoholfreier Blasprobe ergibt Dies ist leicht einzusehen, da sich das Maximum /von Kurve Bzum Maximum L von Kurve G wie etwa 5:1 verhält und sich das Maximum K von Kurve C und Kurve D zum Maximum M von Kurve H wie etwa 20 :1 verhält

Das Verfahren weist auch eine sehr kurze Erholungs zeit nach einer Blasprobe mit Alkohol auf (vgl. di< Zeiträume Fund fin F i g. 14).

Bei den oben beschriebenen graphischen Darstellun gen sind die angegebenen Temperaturen für einer Detektortyp repräsentativ. Jedoch können diese Werts von Detektortyp zu Detektortyp beträchtlich schwan ken.

Man erhält aber mit dem Verfahren stets eine genauere Anzeige der Alkoholkonzentration bei einei Blasprobe, wobei die Anzeige vom Blasdruck oder vor der Dauer des Blasens weitgehend unabhängig ist

Ein gemäß Fig.2 aufgebautes Testgerät wurde erfolgreich getestet und brachte befriedigende Ergebnisse. Genauso wurde ein gemäß Fig.4 aufgebautes Testgerät erfolgreich geprüft wobei die Werte der Bauteile aus der Fig.4 zu entnehmen sind. Detektor und Motor waren vom selben Typ wie bei der ersten Ausführung. Die Thermostaten waren vom Typ mit Schnappkontakt und öffneten bei 40⁰C. Die Heizwiderstände 24C und 24D wurden gebildet, indem eine leitfähige Tinte auf die Glashülle aufgebrannt wurde.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Nachweis von Alkohol in einer Atemprobe, bei dem ein Halbleiterdetektor mittels mindestens einer Heizeinrichtung auf hohe Temperatur aufgeheizt wird und der der zu untersuchenden Atemprobe ausgesetzt wird und sein Widerstand gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Heizeinrichtung des Halbleiterdetektors abgeschaltet wird, wenn dieser der zu untersuchenden Atemprobe ausgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Heizeinrichtungen des Halbleiterdetektors abgeschaltet werden, wenn er der zu untersuchenden Atemprobe ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterdetektor auf eine oberhalb der Betriebstemperatur liegende Ausheizlemperatur aufgeheizt wird und alkoholfreie Luft an ihm vorbeigeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Halbleiterdetektor, einer Meßschaltung zum Messen seines Widerstandes und mindestens einer Heizeinrichtung zum Aufheizen des Halbleiterdetektors, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung für die Heizeinrichtung (24C 24D/ die eine während des Aufheizens auf die Ausheiztemperatur arbeitende Anzeigeschaltung (16, 188, 185, 174, UJi, SCRi, 166) aufweist, die den Widerstand des Halbleiterdelektors (24; 24') mißt und zur Anzeige bringt, wenn dieser bei Ausheiztemperatur einen den meßbereiten Zustand charakterisierenden Wert erreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennleichnet. daß die Anzeigeschaltung ein mit dem Ausgangssignal eines auf die Temperatur des Halbleiterdetektors (24') ansprechenden Temperaturfühlers (TSi) beaufschlagtes und mit dem Ausgangssignal eines dem Halbleiterdetektor nachgeschalteten Widerstandsdiskriminators (187, 188) fceaufschlagtes UND-Glied (174) aufweist, an dessen Ausgang das Anzeigesignal steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennteichnet, daß der Ausgang des Widerstandsdiskrimitators (187, 188) über einen Verzögerungskreis (185/?, 186/?, 253) mit dem zugeordneten Eingang des UND-Gliedes (174) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung mit einem Relais (K 2) verbunden ist, das über einen Ruhekontakt (K 2B)e\ne Pumpe (26) schaltet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennteichnet, daß die Anzeigeschaltung ferner mit einem Iweiten Verzögerungskreis (171,173) verbunden ist, 4er seinerseits mit der Steuerklemme eines Schwellwertschalters (UJ 1) verbunden ist, daß der Ausgang des letzteren mit der Steuerklemme eines HaIb-Ifciterschalters (SCR 1) verbunden ist, und daß in Reihe mit diesem Halbleiterschalter (SCR i) neben der Erregerspule des Relais (K 2) ein weiterer Schalter (195) geschaltet ist, dessen Steuerklemme mit dem Ausgangssignal des Widerstandsdiskriminators (187, 188) beaufschlagt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitskontakt (K 2A) des Relais (K 2) mit einer Steuerklemme der Meßschaltunn verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (TSi) ein auf die Ausheiztemperatur eingestellter Thermostat ist