Brevet FR2575292A1 — publié le 19860627

PROCEDE ET DI2FOSITIS DE DETECTION DE L:ETHYLISME La présente invention a pour objet un procédé de détection de l'éthylisme et un dispositif de mise en oeuvre du procédé destiné en particulier, mais non exclusivement à la détection sur la route de conducteurs conduisant en état d ébriété. On sait que de tels conducteurs font courir des risques importants aux autres usagers de la route, notamment eu égard au fait que l'alcool abaisse très sensiblement les temps de réaction et le Code de la Route prévoit que de tels conducteurs, pour autant que leur taux d'alcool dans le sang atteigne 0,8 grammes par litre, encourent des peines sévères. Bien entendu, l'application de telles peines appelle des moyens de détection infaillibles. Jusqu'à ce jour, les contrôles de police étaient effectués dans un premier temps en faisant souffler le présumé contrevenant dans un ballon relié à une pipette . On sait en effet que le taux d'alcool dans l'haleine est proportionnel au taux d'alcool dans le sang, un taux d'alcoolémie de 0,8 grammes d'alcool dans le sang correspondant à un taux de 0,381 grammes d'alcool dans l'haleine. A l'intérieur de cette pipette se trouvent des pastilles dont le virage de teinte indique un taux d'alcoolémie supérieur à celui qui est toléré. Afin de corroborer cette information, il est nécessaire de faire subir au contrevenant présumé une prise de sang pouvant infirmer ou donfirmer l'existence du délit.Malheureusement, le procédé dit "ALCOOTEST" n'est pas très fiable dans la mesure où les premiers cinq cents millilitres d'haleine ne sont pas caractéristiques de la présence d'alcool à un taux prohibé. I1 en résulte que de nombreuses prises de sang sont inutiles. Or, il s'agit d'une méthode qui est relativement coûteuse et nécessite un personnel qualifié. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient et de permettre l'obtention immédiate et précise du taux d'alcool dans l'haleine d'un conducteur. Selon la présente invention, le procédé de détection de l'éthylisme chez un conducteur consistant à faire exhaler à celui-ci dans une pipette est caractérisé en ce que le volume d'haleine exhalée est introduit dans une chambre intérieure à l'appareil où il subit un prélèvement qui est analysé par un capteur, le capteur étant relié à un microprocesseur qui t e affiche les résultats obtenus. I1 a déjà été proposé de détecter le taux d'alcoolémie à l'aide d'un capteur semiconducteur. Cependant les mesures étaient effectuées sur une certaine quantité d'haleine exhalée et il s'agissait de mesures dynamiques. De plus, les dispositifs connus se sont avérés présenter une dérive considérable dans le temps ce qui conduisait à la nécessité d'étalonnages fréquents. De plus, il était nécessaire de souffler dans les appareils avec une pression de l'ordre de 60 millibars ce qui pose parfois des problèmes. Enfin, les opérations des dispositifs connus sont lentes et par suite incompatibles avec les nécessités du service. Au contraire, selon la présente invention, le procédé consiste à emmagasiner une quantité déterminée d'haleine et à ne procéder à l'analyse qu'en atmosphère calmée et homogène, au cours de laquelle les paramètres de pression et de débit sont nuls et, par suite, sans influence sur la mesure. La résistance dt capteur semiconducteur est affectée d'une façon sensiblement proportionnelle à la concentration d'alcool. Un dispositif électronique, incluant un microprocesseur permet la scrutation et la correction des variations de résistance donnant ainsi un résultat qui est affiché et maintenu en mémoire jusqu'à l'annulation volontaire. Le dispositif électronique inclût un étage monostable de temporisation qui ne bascule et ne valide la mesure que lorsque les cinq cents premiers millilitres d'haleine impropres à l'analyse ont été expulsés de l'appareil. L'invention vise également un dispositif de mise en oeuvre du procédé caractérisé en ce qu'il comprend une pipette, reliée par un pressostat à une chambre extérieure puis à une chambre intérieure, la chambre intérieure présentant un orifice de prélèvement en relation avec un capteur à semiconducteur, ledit capteur étant relié à un microprocesseur qui analyse les résultats reçus du capteur et les affiche sur un écran, le microprocesseur agissant sur l'électrovalve lorsqu'une quantité suffisante d'haleine a été insufflée. Lorsque le monostable a basculé, le souffle peut être arrêté de sorte que la mesure puisse commencer. Le temps d'analyse est variable et dépend de la concentration d'alcool dans l'haleine. En cas d'insuffisance de souffle ou de dissimulation, le microprocesseur indique l'erreur, par exemple, par clignotement de l'affichage. Le capteur est, de préférence, un capteur à semiconducteur dont la résistance varie en fonction de l'adsorbtion de molécules d'alcool à la surface du semiconducteur. Une fois que ce dernier est convenablement étalonné, on obtient des résultats répétitifs et fiables par une simple mesure de résistance. Selon l'invention, le dispositif fonctionne par diffusion et non par adsorbtion de débit comme dans certains appareils connus. De plus, l'appareil est muni de moyens de diagnostic portant sur son fonctionnement, la vérification de la courbe de concentration ainsi que, éventuellement son étalonnage. Il est muni d'bune prise "Contrôle" permettant de 1ê raccorder à un banc de contrôle. Les valeurs données par ce banc sont mémorisées dans une mémoire du microprocesseur pour être dispionibleS à tout moment. En effet, il sera ainsi possible avant toute opération, de contrôler l'étallonnage de l'appareil. Ce contrôle a été rendu aussi simple que possible grâce à la présence du microprocesseur intégré à l'appareil. Il suffit en effet - de brancher la prise test au boîtier de contrôle- du banc - de basculer l'interrupteur de commande du boîtier d'analyse - de basculer la roue codeuse du bottier de contrôle en la mettant sur la position de la mesure à contrôler (0,2 - 0,4 ou 0,6) - de mettre en place dans la cuve du banc, la solution "mère" correspondante à la position de la roue codeuse - de raccorder le banc par son tuyau à un embout jetable de l'appareil - de faire fonctionner la pompe du banc - de lire la mesure au bottier d'analyse et de la comparer au titre de la solution "mère" - s'il y a divergence, de commuter le bouton poussoir de validation du bottier de contrôle. Cette nouvelle mesure est enregistrée en mémoire et prise comme consigne définitive jusqu'au nouvel étalonnage ; - à la fin du contrôle, on arrêtera le banc et l'appareil. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent: - La Fig.l, est un schéma par blocs d'un appareil selon l'invention; - La Fig.2 est une vue en perspective d'un bloc diagramme de l'appareil; * La Fig.3 est un graphique montrant l'évolution des tensions mesurées sur le capteur en fonction du temps pour des concentrations en alcool différentes; - La Fig.4 est une vue à échelle agrandie de la partie avant de la torche selon deux coupes à 900. - La Fig.5 est une vue avec arrachement de la torche ou mécanisme de prélèvement - La Fig.6 est un organigramme de fonctionnement du microprocesseur. Sur les Figs.l et 2, on voit que dans un sac 1, pouvant être porté à dos d'homme, sont montés: un mécanisme de prélèvement ou. torche 2, connecté par un cordon 5 à un étage électronique 3 alimenté par un b oc 4 comprenant une batterie ou- pile de 40 A/h et des redresseurs (non représentés) permettant la charge de la batterie soit à partir d'une source 220 Volts, soit encore à partir du circuit d'alimentation 12 Volts d'un véhicule. Le bloc électronique 3 comprend un dispositif d'affichage 6 et des moyens de temporisation 7. Le mécanisme de prélèvement 2 représenté sur les Figs 4 et 5 est destiné à assurer, en coopération avec le circuit électronique l'analyse d'un gaz sans débit ni pression, conformément à une caractéristique du procédé selon l'invention. Il comprend un corps 21 de forme cylindrique s'apparentant à une lampe torche et facilement préhensible. Le corps 21 est fermé, à sa partie inférieure par un bouchon de protection 22 amovible pour permettre l'inspection du mécanisme intérieur. Le bouchon 22 est percé d'un orifice 23 permettant le passage du câble de commande 5. Le corps 21 reçoit à sa partie supérieure un embout 24 comprenant une pipette 25 et une chambre buccale 26. L'embout 24 est avantageusement moulé en polyéthylène et est jetable après utilisation. Il est livré en sachet étanche. L'embout 24 vient, comme représenté sur la Fig.4, s'enclipser sur le corps 21 grâce à la couronne 27. La chambre buccale 26 est conçue pour retenir le maximum d'aérosols en laissant passer les vapeurs par les orifices 28a. Elle présente par ailleurs des trous 28. A l'intérieur du corps 21 se trouve un piston 30 mobile en translation ejt présentant dans sa partie avant des orifices 31.Sur la Fig.5, le piston est représenté en position basse ou fermée qui correspond à la position de travail. Dans cette position, la chambre 32 du capteur 34 est isolée de l'extérieur, les trous 31 n'étant pas en regard des trous 28. Le capteur 34, monté sur une embase fixe 35 est alimenté par une canalisation 33. Dans la position représentée sur la Fig, la chambre du capteur 32 est isolée de la chambre buccale 26 par un joint 36. L'embase 35 est montée à l'intérieur du corps 21 par l'intermédiaire d'un adaptateur 37. A l'extérieur de :la chambre 32, s'étendent deux cannes ou tubulures 38 dont une seule apparaît sur la Fig.4. Ces tubulures sont reliées à un pressostat 39 monté également dans une position fixe à l'intérieur du corps 21 (Fig.b), le pressostat étant lui-même electriquement connecté à l'étage de commande 3 par le câble 5. Le piston 30 est déplacé vers l'avant en translation par un électroaimant 40 actionné par l'étage 3 . Le piston 30 est armé par un ressort de rappel 41 monté entre l'adaptateur 27 et une collerette 42 solidaire du piston 30. Lorsque le piston est entraîné vers le haut, le ressort 41 est comprimé et tend à ramener le piston vers le bas. Afin de pouvoir conserver la communication entre les deux chambres 26 et 32, le piston 30 est muni d'un téton 43 coopérant avec un cliquet 44 articulé sur un axe 45. Lorsque le piston 30 progresse vera le haut, la partie inférieure du cliquet 44 vient crocheter le téton 43 de sorte que l'action du ressort 41 est anhilée tant que le cliquet ne pivote pas à nouveau. Ainsi lorsque les chambres 26 et 32 sont en communication elles le restent jusqu'à ce que le cliquet 44 de verrouillage automatique soit manoeuvré.Cette manoeuvre est obtenue à l'aide drun poussoir (non représenté). La libération du cliquet provoque le retrait du piston 30 et l'isolation de la chambre 32 par rapport à la chambre 26 par l'intermédiaire du joint 36. Le maintien de cette communication est essentiel pour effectuer la purge de l'appareil. a La position du piston 30 est contrôlée par un contacteur 46 ou mini rupteUr qui permet l'enchaînement des séquences d'opérations en validant l'action de l'électroaimant 40 qui ne peut être actionné que lorsque le contact est fermé, c'est à dire lorsque le piston est en position basse. La Fig.3 représente l'évolution du signal prélevé sur le capteur pour trois étalonnages différents du taux d'alcool dans l'haleine, correspondant respectivement à 0,2, 0,4 et 0,6 g par litre de sang. Comme il ressort du graphique, l'évolution dans le temps du signal dépend du taux d'alcool. Ces mesures sont mises en mémoire et la courbe est calculée par le microprocesseur. Pour obtenir un écart type assez serré, on prend en compte, dès le début de la mesure la plage dans laquelle l'appareil va travailler. Les courbes et temps de travail sont représentés, pour les trois valeurs étalons, sur la Fig.3. Dès le temps de mesure, on scrute la pente de la courbe et l'on sait sur quelle plage on travaille. Si la pente est voisine de zéro, ce qui est le cas le plus fréquent, la mesure est effectuée en deux à trois secondes alors que dans les appareils existants le temps de mesure est de l'ordre de deux à trois minutes, quelle que soit la concentration. Le fonctionnement de l'appareil selon l'organigramme de la Fig.6 est le suivant On procède, dans un premier temps au test batterie. Si la batterie est bonne, le tableau d'affichage indique "B.P." qui indique qu'il convient d'appuyer sur le bouton-poussoir permettant d'armer l'appareil, le piston 30 étant ramené dans sa position basse. Le tableau indiqua "PRET". L'appareil est en attente lorsque le pressostat est armé, l'écran affiche l'instruction "SFL". Lorsque l'automobiliste commence à souffler, (sous une pression d'environ 25 millibars), le pressostat 39 déclenche le monostable 7 . Le pressostat 39 ne peut fonctionner que si le contacteur 46 est fermé. La'durée du monostable correspond à l'inhalation d'au moins 500 ml, pratiquement de 600 à 700 ml. Le monostable redescend. L'automobiliste peut continuer à souffler, I'air excédentaire étant évacué par les orifices 28a ( Fig.4). il ne se passe encore rien dans l'appareil. L'automobiliste s'arrête de souffler. Le tableau d'affichage indique alors "MESURE". La mesure commence par le calcul de la pente. La chambre 26 est mise en communication avec la chambre 32 par les trous 28,31 par alimentation de l'électroaimant 40, pivotement du cliquet de verrouillage 44 et compression du ressort 41. Le capteur donne une mesure qui est affichée et, par exemple 0,32. Cette valeur reste en mémoire. Sur le boîtier électronique, un autre bouton 10 permet d'annuler la mesure. La commande se fait à l'aide de trois boutons : alimentation 8, armement 9, annulation 10 (Fig.2).Si le conducteur testé essaie de tricher en aspirant ou en s'arretant avant que l'air inhalé soit suffisant, le pressostat 39 retombe, ce qui fait clignoter le tableau d'affichage. On recommence alors l'ensemble des opérations précédentes. Si la mesure n'est pas cohérente, l'indication "MESURE" clignote. Le microprocesseur scrute la descente de la courbe sélectionnée de la Fig.3 et le tableau d'affichage affiche "PURGE". Pendant tout ce temps, les chambres 32 et 26 restent en communication de maniere à ce que le capteur 34 puisse désorber dans de bonnes conditions. Le mode de rèalisation qui vient d'être décrit est à fonctionnement automatique. I1 est toutefois possible de simplifier le mécanisme de prélèvement de l'appareil afin de réduire le coût. Il est possible de rendre le capteur 34 mobile à l'intérieur du corps 21 ce qui permet de supprimer la pièce fixe 27 de support. On n'est plus obligé de fendre le piston pour qu'il puisse passer sur la partie fixe Dans une troisième variante, l'electroaimant 40 est remplacé par une commande manuelle. L'opérateur monte (ou descend) le piston 30 à la main. Les instructions affichées restent les mêmes de même que le principe de fonctionnement qui consiste à n'introduire l'haleine qu'au bout d'un certain temps sur le capteur. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être introduites, notamment par substitution de moyens techniquement équivalents sans sortir pour celà du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 Procédé de détection de l'éthylisme chez un conducteur consistant à faire souffler celui-ci dans une pipette reliée à un appareil d'analyse, caractérisé en ce qu'une partie du volume exhalé est introduite après l'exhalaison dans une chambre intérieure contenant un cristal semiconducteur relié à un dispositif de mesure de résistance. 20 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de résistance est connecté à un microprocesseur mettant en mémoire des valeurs d'étalonnage. 30 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au début de la mesure, le microprocesseur calcule la pente de la courbe. 40 Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme de prélèvement (2) un circuit électronique (3) relié au mécanisme de prélèvement (2) par un cordon (5) et un bloc d'alimentation (4), le circuit électronique (3) étant équipé d'un tableau d'affichage (6). 50 Appareil selon la'revendication 4, caractérisé en ce que le mécanisme de prélèvement (2) est inclus dans un corps (21) et comprend une chambre intérieure (32) à l'intérieur de laquelle se trouve un cristal semiconducteur (34), une chambre buccale (26) amovible reliée à une pipette (25) et des moyens pour mettre en communication la chambre (26) et la chambre (32) après insufflation d'haleine. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de mise en communication des chambres consistent en des orifices (28,31) les orifices (31) étant portés par un piston mobile (30) de manière à ce que, dans une position du piston les orifices (28,31) soient en regard l'un de l'autre. 70 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le piston (30) est armé par un ressort (41) et déplacé par un électroaimant (40). 80 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est muni d'un pressostat (39) relié à au moins une tubulure (38) s'étendant entre la chambre (26) et le pressostat (39), le pressostat étant connecté à une bascule monostable de temporisation. 90 Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'un contacteur (46) détecte la position du capteur (40) et valide le fonctionnement du pressostat (39).