Testeur d'alcoolémie

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Contexte

Il est absolument nécessaire de s'assurer que les conducteurs aux facultés affaiblies par l'alcool ne circulent pas sur les routes. On estime qu'une personne est tuée toutes les 32 minutes et une autre personne est blessée toutes les 26 secondes dans des accidents liés à l'alcool. Les décès sur les routes ont légèrement augmenté, passant de 41 717 décès en 1999 à 41 812 en 2000. Quarante pour cent (16 725) impliquaient l'alcool, une augmentation par rapport aux 38 % de l'année précédente.

Les éthylotests (BAT) dépendent du rapport sang/haleine. Ce rapport décrit la relation entre la teneur en alcool de l'haleine et la teneur en alcool du sang à un moment donné. Le rapport accepté entre l'alcool dans l'haleine et l'alcool dans le sang est de 2 100 : 1. Cela signifie que 2 100 ml d'un échantillon de poumon d'air profond contiennent la même quantité d'alcool que 1 ml de sang. Tous les alcootests développés depuis 1939 utilisent ce rapport. Le rapport est guidé par la loi de Henry, qui stipule que la quantité de gaz qui se dissout dans un liquide à une température et une pression standard est directement proportionnelle à la pression partielle de ce gaz dans la phase gazeuse.

Afin d'obtenir une lecture précise de la teneur en alcool d'une personne, l'appareil doit tester l'air pulmonaire profond d'une personne. L'échange de gaz, tels que l'alcool, entre le sang et les poumons se produit dans les alvéoles. Chaque poumon contient plusieurs millions d'alvéoles. Si de l'air pulmonaire profond n'est pas expiré dans l'appareil, l'échantillon d'haleine peut être dilué avec une concentration d'alcool plus faible. Les instruments nécessitent généralement qu'une personne souffle pendant un minimum de temps pour s'assurer que l'air est capturé dans les poumons profonds.

Il existe deux principaux types de MTD utilisés aujourd'hui. Le premier type utilise la lumière infrarouge pour détecter la teneur en alcool. Cet appareil fait passer un échantillon d'haleine à travers une bande étroite de lumière infrarouge réglée sur une fréquence absorbée par l'alcool. La quantité de lumière infrarouge non absorbée par l'alcool indique la concentration d'alcool dans l'haleine.

Le deuxième type de dispositif utilise des piles à combustible (qui reposent sur des réactions chimiques) et est la MTD la plus couramment utilisée. L'alcool dans l'haleine d'une personne est l'énergie de la pile à combustible. Plus la concentration d'alcool dans l'haleine est élevée, plus la production d'électricité sera importante. L'appareil mesure la force du courant pour déterminer la teneur en alcool dans l'haleine/le sang (TA).

La pile à combustible elle-même ne varie que légèrement d'un produit à l'autre et est un composant que les fabricants achètent à des vendeurs extérieurs. Dans une pile à combustible, deux électrodes sont immergées dans un électrolyte liquide, une substance conductrice de l'électricité. Une électrode est un conducteur électrique solide à travers lequel un courant électrique entre ou sort. Les électrodes sont recouvertes d'une couche de platine et ont des pores très fins. Entre les électrodes se trouve la fine couche d'électrolyte. L'alcool est aspiré dans la pile à combustible par une pompe et s'infiltre à travers les électrodes, où il est ensuite transformé chimiquement. Le carburant entraîne un flux d'électricité entre les électrodes.

L'alcool présent dans les boissons alcoolisées est l'alcool éthylique, également appelé éthanol. La structure moléculaire de l'éthanol comporte quatre principaux types de liaisons :carbone-oxygène, carbone-carbone, carbone-hydrogène et oxygène-hydrogène. Dans un testeur de pile à combustible, le matériau de platine sur les électrodes agit comme un catalyseur chimique et ionise les atomes d'hydrogène en enlevant leurs électrons. Les atomes d'hydrogène sont maintenant positifs. Dans cette conversion chimique (qui a lieu au sommet de la pile à combustible), les atomes d'hydrogène se déplacent ensuite plus bas dans la pile à combustible et se combinent avec l'oxygène. De l'eau se forme et un électron par molécule d'hydrogène positive est absorbé. Maintenant, il y a plus d'électrons en haut de la cellule qu'en bas. Les deux surfaces sont reliées électriquement par un fil. Les électrons traversent le fil depuis l'électrode de platine. Le fil est connecté à un compteur de courant électrique et à l'électrode de platine de l'autre côté. Le résultat est un courant de neutralisation qui traverse la pile à combustible. Le courant indique la quantité d'alcool consommée par la pile à combustible. Plus il y a de carburant (alcool), plus le courant est élevé.

Historique

Depuis l'époque d'Hippocrate (vers 430 BC ), les médecins savent que la respiration humaine peut fournir des indices pour un diagnostic médical. La respiration est un moyen précis de mesurer le taux d'alcoolémie d'une personne, car le sang passe par les poumons, le site des échanges gazeux. Les molécules d'alcool sont transférées du sang vers l'air pulmonaire expulsé dans un souffle.

En 1938, le premier BAT a été développé par le Dr R. N. Harger et appelé Drunkometer. L'année 1941 a donné naissance à l'intoximètre inventé par Glenn Forrester puis à l'alcomètre développé par le professeur Leon Greenberg. Ces machines ont calculé l'alcoolémie pour les niveaux d'alcoolémie d'échantillons d'air pulmonaire profond. La seule façon de déterminer le taux d'alcoolémie avant ces instruments était par des analyses de sang ou d'urine. Ces méthodes étaient à la fois longues et coûteuses. En 1954, l'éthylotest a été inventé par le policier de l'État de l'Indiana, Robert Borkenstein. Il s'agissait d'un appareil de test d'alcool portable et durable qui est devenu l'instrument de choix de la police dans tout le pays.

Les premiers alcootests exigeaient que la personne testée gonfle un ballon. Cela a permis de prélever un échantillon d'air pulmonaire profond. L'air du ballon a ensuite été libéré sur des produits chimiques photoélectriques qui ont changé de couleur en présence d'alcool ; plus le changement de couleur est profond, plus la teneur en alcool est élevée. Cet appareil était souvent contesté devant les tribunaux car il pouvait produire de faux résultats. Par exemple, si une personne utilisait un bain de bouche contenant de l'alcool avant de passer le test, cela pourrait entraîner un taux d'alcoolémie plus élevé.

Dans les années 1980, les alcootests chimiques étaient rarement utilisés. Les suspects contestaient continuellement les résultats et les tribunaux les infirmaient. Les fabricants se sont concentrés sur l'amélioration de la précision, de la vitesse et de la facilité d'utilisation du carburant et des MTD infrarouges.

Matières premières

Les alcootests à pile à combustible sont principalement composés d'une pile à combustible, d'une pompe, d'un embout buccal, d'une carte de circuit imprimé (PCB) et d'un écran à cristaux liquides (LCD) ou d'une diode électroluminescente (LED), le tout contenu dans un boîtier en plastique généralement fabriqué à partir de faible polyéthylène densité (LDPE), polypropylène (PP) ou polystyrène (PS). La pile à combustible est constituée de deux électrodes revêtues de platine et d'un matériau électrolytique perméable. La pompe est faite de verre et de nylon et sert à aspirer l'alcool dans le BAT. Au cœur du BAT se trouve le PCB qui contrôle l'ensemble de l'unité. Le microprocesseur contient le codage que le BAT utilise pour exécuter les fonctions. L'appareil utilise également un écran LCD ou une LED pour présenter des instructions à l'utilisateur, y compris les résultats ou les messages d'erreur potentiels.

Conception

Les alcootests infrarouges et à pile à combustible sont utilisés dans trois types d'instruments différents :les alcootests de preuve, de dépistage et passifs. Les MTD probants collectent des échantillons de l'haleine d'une personne. Les résultats sont suffisamment précis pour que les preuves recueillies puissent être utilisées devant un tribunal. Pour la plupart, ces appareils sont volumineux, de la taille d'un ordinateur de bureau, et logés dans les services de police. Les BAT de dépistage sont généralement les testeurs BAC les plus largement utilisés en raison de leur précision et de leur portabilité (ils ont à peu près la taille d'une calculatrice de poche). Ces testeurs BAC nécessitent qu'une personne souffle dans l'appareil, et il lit soit la réussite, l'échec ou fournit une lecture numérique du BAC de la personne. Les BAT passifs sont également des appareils portables, mais ne nécessitent aucune action de la part du suspect. L'appareil prélève des échantillons de l'air autour d'une personne.

Le processus de fabrication

1. La première étape de la production d'une MTD pour pile à combustible consiste à fabriquer le boîtier. Un alcootest à pile à combustible. Les granulés de plastique - LDPE, PP ou PS - sont introduits dans une trémie et chauffés jusqu'à ce qu'ils soient complètement liquéfiés.
2. La trémie libère ensuite le liquide visqueux dans un moule d'injection plastique. Dans ce processus, le plastique est versé dans une matrice qui a la forme du boîtier souhaité. Une fois que le liquide a rempli la matrice, celle-ci est fermée et tout excès de matériau est drainé. Une fois la matrice refroidie, elle s'ouvre et le boîtier est éjecté.
3. Le PCB est fabriqué à partir d'une résine époxy en fibre de verre avec une bobine de cuivre collée sur un ou les deux côtés. Ceux-ci arrivent à l'usine assemblés.
4. Deux ressorts sont soudés au PCB qui se connectera aux batteries. Lorsque le boîtier est fermé, le compartiment des piles du boîtier s'aligne avec les ressorts afin que les piles soient prêtes à être insérées dans le compartiment.
5. La pompe est ce qui aspire le souffle d'une personne à l'intérieur du dispositif de test vers la pile à combustible. Le fabricant utilise un moteur à trois volts, un cylindre en Pyrex, un piston en nylon et une vis sans fin en acier inoxydable. La pompe fait tourner la vis en acier inoxydable et la vis déplace les pistons d'avant en arrière, forçant le souffle à travers la pile à combustible. Le Pyrex est un verre résistant à la chaleur et aux produits chimiques. Le piston en nylon est un cylindre ou un disque solide qui s'insère parfaitement dans le cylindre. Un joint torique, un petit anneau en caoutchouc ou en plastique, est placé manuellement sur la gorge du piston. Le piston est ensuite légèrement lubrifié puis s'emboîte à l'intérieur du cylindre Pyrex. Les travailleurs s'assurent que les pièces sont fermement maintenues ensemble. Ils fixent ensuite le moteur et la vis mère à la pompe avec des boulons.
6. Une fois la pompe assemblée, elle est testée sur un gabarit de test, un engin que les fabricants construisent pour tester les produits. Chaque fabricant a son propre gabarit de test, mais l'objectif est le même pour tous :s'assurer que la pompe peut correctement faire entrer et sortir l'air à plusieurs reprises. Les travailleurs accrochent la pompe à une machine qui libère de l'air à travers la pompe environ 200 fois. Ils surveillent le courant d'air traversant la pompe et s'assurent qu'il est conforme aux spécifications. Les spécifications nécessitent une quantité d'air définie circulant dans l'appareil.
7. Une fois la pompe terminée, le reste des pièces est assemblé dans le boîtier en plastique. Le PCB est vissé manuellement dans le boîtier. Ensuite, l'écran LCD est connecté au PCB. L'écran LCD a un connecteur sur un côté. Le connecteur est attaché à une bande flexible constituée de fils et d'un morceau plat de matériau semblable à du ruban. Les ouvriers poussent le connecteur dans le PCB et il s'enclenche.
8. Ensuite, les ouvriers fixent la pile à combustible pré-assemblée au reste des composants BAT. La pile à combustible est attachée à un bloc de portage. Le bloc de raccordement est la plomberie de l'appareil (un petit tube en plastique dans lequel l'échantillon d'air se déplace vers la pile à combustible). Les travailleurs fixent la pile à combustible au bloc de raccordement avec quatre vis. Le bloc de portage est ensuite fixé au microprocesseur à l'aide de deux vis. La pompe est fixée au bloc de portage avec un morceau de tube en silicone. La tubulure relie la pompe à l'ensemble d'orifices.
9. Une fois le BAT complètement assemblé, les fabricants doivent saisir les mesures dans l'appareil. Les fabricants définissent l'appareil par un processus appelé étalonnage. L'étalonnage est le processus de configuration du BAT à un niveau d'alcool standard connu afin de mesurer avec précision la concentration d'alcool dans l'haleine. Le BAT échantillonnera soit un gaz d'essai soit une solution d'une concentration d'alcool connue, appelée l'étalon d'alcool. Une fois testé, le BAT sera automatiquement Un exemple de fonctionnement d'un alcootest à pile à combustible. ajustez tous les paramètres internes pour fournir une mesure précise.
10. Une fois les MTD testées, elles sont emballées et expédiées au grossiste ou directement aux clients individuels.

Contrôle qualité

Chaque BAT a un test d'auto-diagnostic intégré au PCB. Les fabricants testent toutes les fonctions de l'appareil. Les unités sont passées à travers des simulateurs et testées à plusieurs reprises. Les fabricants peuvent exécuter un cycle de 50 tests à la fois. Par exemple, le PCB est programmé pour émettre un bip lorsque l'appareil a détecté suffisamment d'air pulmonaire profond qui y pénètre. Il est également programmé pour représenter graphiquement l'air soufflé.

Les fabricants pousseront une quantité connue d'air à travers la machine pour tester plusieurs fonctions à la fois.

Lorsque les fabricants ont terminé leurs tests, ils envoient leur produit au ministère des Transports des États-Unis. Le ministère des Transports doit approuver un appareil avant de le placer sur sa liste de produits conformes. En termes d'application de la loi, les États sont tenus d'acheter uniquement les appareils figurant sur la liste des produits conformes. Les agences gouvernementales n'achèteront également que des appareils de ceux approuvés par le ministère. Comme ces marchés représentent la grande majorité des appareils de test d'alcool vendus aux États-Unis, les fabricants envoient régulièrement leur produit à un bureau du ministère des Transports pour approbation. Le ministère des Transports teste les performances de l'appareil. Les travailleurs de laboratoire utilisent une solution humide ou gazeuse avec une concentration connue d'alcool. Si vous utilisez un bain humide, l'appareil est connecté à un instrument appelé simulateur de bain humide. La solution est versée dans le simulateur et l'instrument chauffe automatiquement la solution à une température de 93°F (34°C). Le simulateur a un port de sortie de gaz. Les travailleurs connectent un adaptateur d'embout buccal au port, puis connectent l'embout buccal de Bat à l'adaptateur d'embout buccal. La vapeur est poussée du simulateur d'échantillon humide dans le BAT à un taux constant tout au long du cycle. Les ouvriers programment alors l'unité à 0,01. Les testeurs peuvent déterminer la concentration exacte d'alcool qui se dégage de la solution en connaissant la température. Le simulateur pousse la vapeur à travers l'appareil et les testeurs font correspondre ce que l'appareil lit avec la concentration d'alcool connue. Les MTD doivent répondre aux spécifications établies par le Ministère. Par exemple, parmi les exigences imposées par le ministère des Transports, l'appareil doit distinguer l'alcool de l'acétone lorsque l'alcool est à un niveau de 0,02. Les travailleurs de laboratoire répètent le test environ 200 fois, en utilisant différentes conditions de test. Ils font varier la température connue du froid au chaud, comme 50'F, 68°F et 86°F (10°C, 20°C et 30°C).

Le ministère des Transports s'assure également que le personnel chargé de l'application de la loi utilise avec précision le dispositif de test d'alcoolémie. Le personnel chargé de l'application des lois doit passer une certification qui effectue des tests d'alcoolémie par leur état ou leur gouvernement local.

Le futur

L'objectif est de fabriquer des appareils portables capables de collecter des preuves sur place. Pour ce faire, il y a un mouvement croissant vers la fabrication de dispositifs à pile à combustible à alcool. Contrairement aux appareils infrarouges à alcool, les testeurs de piles à combustible sont beaucoup moins chers. Leur précision et leur facilité d'utilisation sont comparables à celles des testeurs infrarouges.

Le désir de MTD portatives conçues pour le marché des consommateurs individuels augmente également. Les personnes qui veulent savoir s'ils dépassent la limite légale d'alcool peuvent se tester avec ces BAT. Les établissements qui vendent de l'alcool constituent également un marché potentiel pour ces appareils. Ces produits ont à peu près la taille d'une lampe de poche et beaucoup moins chers que les appareils destinés aux professionnels. Ils ne sont pas aussi précis que les autres appareils de test, mais présentent l'avantage de la facilité et du coût.

Le personnel chargé de l'application des lois est l'un des principaux groupes qui utilisent couramment et régulièrement des appareils de test d'haleine pour s'assurer que les conducteurs ne sont pas sous l'influence de l'alcool. Ces dispositifs sont également utilisés pour s'assurer que l'abus d'alcool ne se produit pas sur le lieu de travail. Le ministère des Transports des États-Unis exige des tests d'alcoolémie pour des millions d'employés sensibles à la sécurité dans les secteurs du camionnage, du transport aérien, du transport ferroviaire, du transport en commun et maritime. Les tests de ces employés sont administrés au hasard. Les entreprises non réglementées font de plus en plus souvent subir des tests d'alcoolémie à leurs employés.

En 2001, la plupart des États ont une limite légale de 0,1 BAC, certains États appliquant un 0,08. Cela se traduit par un taux d'alcoolémie ne dépassant pas 10 ou 8 mg pour 100 ml de sang.

Où en savoir plus

Livres

Considine, Douglas M., éd. Encyclopédie scientifique de Van Nostrand. 8e éd. New York :International Thomson Publishing Inc., 1995.

Périodiques

Centre national de statistique et d'analyse. Estimations du nombre de morts et de blessés lors d'accidents de la route pour 2000, 2000 Évaluation annuelle des accidents de véhicules à moteur.

Autre

"À propos des tests respiratoires." Page Web de Menssanna Research, Inc.. Décembre 2001. .

Craig C. Freudenrich. "Comment fonctionnent les éthylotests." Comment fonctionne la page Web. Décembre 2001. .

Page Web de Life Loc Technologies, Inc.. Décembre 2001. .

M. Rae Nelson