人體內酒精含量現場檢測技術

唐慧，唐鶴云

徐州醫學院醫學影像學院 影像工程教研室，江蘇 徐州 221004

人體內酒精含量現場檢測技術

唐慧，唐鶴云

徐州醫學院醫學影像學院 影像工程教研室，江蘇 徐州 221004

本文簡述了目前檢測人體內酒精含量的幾種常用方法和各自的優缺點。

血液酒精含量；傳感器；半導體；燃料電池；人體酒精含量檢測

本文導讀 >>

本課題受徐州醫學院院長人才基金項目（09KJ211）；徐州醫學院教改項目（Xjy0090201）的資助。課題主要是針對交通管理部門在稽查酒后駕車時，人體酒精含量現場檢測的不便而提出的。目前警用的呼氣式酒精檢測儀存在著精度差、使用不便等問題。課題的目標是開發一種便攜的、非接觸式的、直接檢測血液中酒精濃度的技術，為人體酒精含量的現場檢測提供一種更方便、更準確的檢測手段，從而使人體酒精含量的現場檢測技術能更好地為道路交通安全服務。

0 前言

酒后駕車現在已經成為影響交通安全的一個重要因素[1]。當前，交通部門采用三種方法來判定駕駛員是否存在飲酒駕車行為。這三種方法分別是：人體平衡的步行回轉試驗或是單腿直立試驗、呼氣酒精含量檢驗和血液酒精含量檢驗。

人體平衡的步行回轉試驗或者單腿直立試驗是依據駕駛員在試驗中的身體表現來判斷駕駛員是否屬于酒后駕車。這種方法主觀性較強，很難作為執法依據。

血液酒精含量檢驗是現場采集駕駛員的血液，經實驗室檢驗血樣中酒精的含量來判斷駕駛員是否屬于酒后駕車或醉酒駕車。這種方法最準確，但是從血樣采集到送實驗室檢驗并出具結果的整個過程較為繁瑣，時間較長、成本較高。對每一名疑似酒后駕車的駕駛員都做血液酒精含量檢驗是不現實的。

在交管部門的實際工作中，通常采用呼氣酒精含量檢驗來判斷駕駛員是否存在酒后駕車行為。呼氣式酒精測試儀采用酒精傳感器來測量被測者呼出氣體中酒精的含量，常用的酒精傳感器有半導體型和燃料電池型兩大類[2]。

1 酒精傳感器

1.1 半導體型酒精傳感器

半導體型酒精傳感器的敏感材料主要有半導體氧化錫、氧化鋅[3]和多孔硅[4]兩類。

以氧化錫、氧化鋅半導體為敏感材料制作的酒精傳感器在一定溫度下對酒精高度敏感，其電阻率隨酒精濃度的升高而降低[3]。通過測量傳感器的電阻變化就能檢測出被測試駕駛員體內的酒精含量。用這些材料制作的酒精傳感器需要加熱裝置，因此這種酒精傳感器能耗較高。同時，與多孔硅傳感器相比，這種酒精傳感器響應時間較長[5]。

多孔硅材料表面吸附酒精分子后，其電阻值發生變化，通過測量電阻值就可獲得被測試駕駛員體內的酒精濃度[6]。多孔硅制作的酒精傳感器在常溫下就能正常工作，而且靈敏度高、工藝簡單、成本較低[5]。

1.2 燃料電池型酒精傳感器

燃料電池型酒精傳感器采用燃料電池為主要部件，通過把呼出氣體中的酒精轉換為電能進行酒精含量的測量[7]。與半導體傳感器相比，燃料電池型酒精傳感器具有精度好、穩定性高、抗干擾能力強的優點，但由于生產成本高，所以售價昂貴[8]。

2 呼氣酒精含量測試儀在實際使用中存在的問題

首先是呼出氣體中酒精含量與被測者血液中酒精含量的關系。呼氣酒精含量測試儀測量的是被測者呼出氣體中的酒精含量，而在實際應用的時候還需要將其轉換成血液中的酒精含量。大量的統計研究結果表明，如果被測者深吸氣后以中等力度呼氣達3s以上，這時呼出的就是從肺部深處出來的氣體，此時呼氣中的酒精含量與血液中的酒精含量的關系為[8]：

血液酒精濃度(mg/L)= 呼氣酒精濃度(mg/L)×2200

目前大多采用這個經驗公式估算血液中的酒精含量，但這個公式應用的前提條件是被測者深吸氣后以中等力度呼氣達3s以上，而在實際應用時很難保證這一點。

其次是這些儀器使用時必須由被測者用嘴含著吹管向測試儀吹氣。為保證衛生，防止交叉感染，每次使用后都應該更換吹管或對吹管進行消毒。而受實際使用條件限制，每次使用后立即消毒很麻煩，如果每次更換吹管又會增加使用成本。

最后，如果被測者拒絕配合，就無法使用呼氣酒精含量測試儀進行酒精含量檢測。

綜上所述，目前使用的呼氣酒精含量測試儀還有很大的改進空間。非接觸的、直接檢測血液酒精含量的檢測方法能克服以上存在的問題[9-10]。為加強道路交通安全管理，加大對酒后駕車人員體內酒精含量檢測技術的研究十分必要。

[1]梅冰松,等.交通執法中人體酒精含量檢測相關問題的研究[J].道路交通與安全,2007,7(4):52．

[2]歷開平.對交通肇事者體內酒精含量的檢測[J].河南公安高等專科學校學報,2006,(2):60．

[3]Rao B Bhooloka.Zinc oxide ceramic semi—conductor gas sensor for ethanol vapoum [J].Materials Chemistry and Physics,2000,(64):62．

[4]Canham L T.Silicon quantum wire array fabrication by electroehem.ical and chemical dissolution of wafers[J].Appl Phys Lett,1990,(57):1046．

[5]秋革拉·努蘇甫汗,等.新型半導體酒精檢測系統的設計[J].實驗技術與管理,2008,25(2):69．

[6]Barillaro G,Nannini A.Pieri F.APSFET:a new porous silicon—based gas sensing device [J].Sensors and Actuators B,2003,(93):263．

[7]萬吉高,等.燃料電池型酒精傳感器的制備[J].貴金屬,2004,9(25):36．

[8]岳睿.警用呼氣式酒精傳感器的研究進展[J].化學傳感器,2006,3(26):6．

[9]黃靜妍.中外呼出氣體酒精含量探測儀質量管理之比較[J].計量技術,2007,(2):63-64.

[10]王彩紅,王學梅.酒精檢測儀的研制[J].科技信息(學術研究),2008,(29):96-97.

The Detection Technology of Internal Alcohol Content

TANG Hui, TANG He-yun
School of Medical Image, Xuzhou Medical College, Xuzhou Jiangsu 221004, China

TH83

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.02.015

1674-1633(2011)02-0053-02

2010-09-09

徐州醫學院院長人才基金項目（09KJ211）；徐州醫學院教改項目（Xjy0090201）資助。

作者郵箱：thyzju@yahoo.com.cn

Abstract:This paper introduces the modern detection technology of internal alcohol content.

Key words:internal alcohol content; sensor; semiconductor; fuel cell; detection of internal alcohol content