Brevet FR2727760A1 — publié le 19960607

L'invention concerne un procédé permettant de déterminer la concentration d'alcool dans l'air expiré, selon lequel, au cours d'un mouvement expiratoire, un échantillon gazeux passe dans une chambre de mesure d'un appareil de détection, et une courbe de mesure proportionnelle à la concentration d'alcool est établie. Par le document DE 39 04 994 A1, on connait un dispositif d'acheminement d'un échantillon gazeux dans la chambre de mesure d'un appareil de détection, afin de déterminer le taux d'alcool dans l'échantillon gazeux. A l'aide d'un ensemble piston-cylindre, l'échantillon gazeux est pompé hors de 1l'air expiré pour être envoyé dans la chambre de mesure de l'appareil de détection. L'appareil de détection comprend une cellule de mesure électrochimique, qui possède une membrane perméable aux molécules d'alcool. Au cours d'un mouvement de prélèvement, l'échantillon gazeux est guidé, le long d'une conduite de déviation, sur une grande partie de la surface de la membrane, de façon à obtenir une conversion rapide des molécules d'alcool dans la cellule de mesure électrochimique. La conduite de déviation permet de disposer d'un temps de réaction court de la cellule de mesure, car la majeure partie de l'échantillon gazeux est analysée dès le court mouvement respiratoire d'aspiration. Après la conversion des molécules d'alcool, le piston effectue une course de purge, afin d'éliminer l'échantillon gazeux analysé hors de la chambre de mesure. Le dispositif connu effectue le mouvement de prélèvement à un moment o d'éventuelles fractions d'alcool sont expirées par la bouche, car celles-ci pourraient fausser le résultat des mesures dans le sens d'un résultat exagéré. Mais même lorsque le prélèvement d'échantillons est réalisé en un point ultérieur du mouvement d'expiration, il n'est pas garanti, en cas de présence d'alcool dans l'haleine, que seul le taux d'alcool présent dans l'air alvéolaire soit mesuré. Dans le cas d'autres principes de mesure permettant de déterminer la concentration d'alcool, par exemple ceux qui fonctionnent selon le principe d'absorption d'infrarouge, il est possible de mesurer la concentration d'alcool avec une précision suffisante et pratiquement sans délai, de telle sorte que la présence d'alcool dans l'haleine peut être constatée directement à partir du tracé de la courbe de concentration. Par contre, des procédés de mesure de ce type nécessitent plus d'appareils. Un dispositif fonctionnant selon le principe de mesure d'absorption d'infrarouge est décrit dans le document DE 26 10 578 B2. Dans le cas d'un appareil de détection ne permettant pas d'établir directement la courbe de concentration, du fait de sa constante de temps, l'invention a pour but de proposer un procédé de détection de la présence d'alcool dans l'haleine, dans un échantillon gazeux respiratoire. Ce but est atteint grâce aux étapes de procédé suivantes: à un premier instant, au début du mouvement expiratoire, acheminement d'un premier échantillon gazeux dans la chambre de mesure et enregistrement d'une première courbe de mesure; à un deuxième instant, au cours du mène mouvement expiratoire, dans lequel les gaz respiratoires sont éliminés de la bouche, acheminement d'un deuxième échantillon gazeux dans la chambre de mesure et établissement d'une deuxième courbe de mesure, détermination de premiers paramètres prédéterminés & partir de la première courbe de mesure et de seconds paramètres prédéterminés à partir de la deuxième courbe de mesure, et comparaison entre les premiers et seconds paramètres d'un mouvement expiratoire. Le but est également atteint par le fait que, à un premier instant, au début du mouvement expiratoire, un premier échantillon gazeux est acheminé dans un premier appareil de détection et qu'une première courbe de mesure est enregistrée et que, à un deuxième instant, au cours du même mouvement expiratoire, dans lequel les gaz respiratoires sont éliminés de la bouche, un deuxième échantillon gazeux est acheminé dans un deuxième appareil de détection et qu'une deuxième courbe de mesure est établie et que des premiers paramètres prédéterminés sont obtenus à partir de la première courbe de mesure et des seconds paramètres prédéterminés sont obtenus à partir de la deuxième courbe de mesure, et les premiers et seconds paramètres d'un mouvement expiratoire sont comparés les uns aux autres. L'avantage apporté par l'invention réside essentiellement dans le fait que deux échantillons gazeux sont analysés au cours d'un mouvement expiratoire, à savoir un premier échantillon gazeux au début du mouvement expiratoire, lorsque c'est surtout du gaz respiratoire qui est expiré hors de la bouche, et un deuxième échantillon gazeux en un instant ultérieur, o les gaz respiratoires sont surtout éliminés de la bouche. Les deux échantillons gazeux peuvent être analysés soit l'un après l'autre par un double mouvement de prélèvement, au moyen d'un appareil de détection, soit au moyen de deux appareils de détection. Les courbes de mesure obtenues à partir des deux échantillons gazeux sont comparées l'une à l'autre et, & partir des courbes de mesure, on établit les paramètres caractérisant le tracé des courbes de mesure, paramètres qui sont utilisés pour la détection de l'alcool dans l'haleine. Avec le procédé selon l'invention, il est possible de détecter la présence d'alcool dans l'haleine avec les appareils de détection qui ne permettent pas de détermination directe de la concentration, par exemple avec des détecteurs IR lents ou avec des détecteurs à semi-conducteurs. Il est particulièrement avantageux d'employer des détecteurs électrochimiques. Avantageusement, les paramètres utilisés pour l'évaluation des courbes de mesure sont les valeurs maximales des courbes de mesure, une première valeur maximale étant associée à la première courbe de mesure, et une deuxième valeur maximale étant associée à la deuxième courbe de mesure. A la place des valeurs maximales, il est également possible de former, comme paramètres, des valeurs intégrales en-dessous des courbes de mesure, et de les utiliser comme paramètres pour l'évaluation. Avantageusement, le premier échantillon gazeux est acheminé peu après le début du mouvement expiratoire, par exemple dans un intervalle allant jusqu'à environ une seconde après le début du mouvement expiratoire et, pour le prélèvement du deuxième échantillon gazeux, l'instant est choisi de telle sorte qu'environ 50% du volume expiré soit rejeté. Avantageusement, pour un mouvement expiratoire, la première valeur maximale est comparée avec la deuxième valeur maximale, et la présence d'alcool dans l'haleine est indiquée dans le cas o la première valeur maximale est supérieure à la deuxième valeur maximale. Dans le cas o des valeurs intégrales sont formées, celles-ci sont comparées les unes aux autres. Suivant une caractéristique de l'invention, le temps de réaction de l'appareil de détection est calculé de telle sorte qu'il soit inférieur à une seconde. Avantageusement, l'appareil de détection est une cellule de mesure électrochimique et les courbes de mesure sont obtenues par la conversion électrochimique des molécules d'alcool dans la chambre de mesure. Un exemple d'exécution de l'invention est représenté sur le dessin et va maintenant être expliqué en détail. La figure i représente une courbe de mesure d'un échantillon gazeux sans alcool dans l'haleine, la figure 2 représente une courbe de mesure d'un échantillon gazeux avec alcool dans l'haleine, la figure 3 représente un dispositif selon l'invention pourvu de deux cellules de mesure, la figure 4 représente une courbe de mesure d' un échantillon gazeux sans alcool dans l'haleine pour le dispositif selon la figure 3 la figure 5 représente une courbe de mesure d'un échantillon gazeux avec alcool dans l'haleine pour le dispositif selon la figure 3. La figure 1 représente une courbe de mesure (1) d'une cellule de mesure électrochimique non représentée sur la figure, qui est traite successivement deux échantillons gazeux. La cellule de mesure peut être conçue, par exemple, comme celle qui est décrite dans le document DE 39 04 994 A1. Sur l'abscisse (2) du système de coordonnées représenté à la figure 1, le temps est représenté par t et sur l'ordonnée (3) figure le courant de détection i(t) de la cellule de mesure. Pour plus de simplicité, on suppose que le mouvement expiratoire commence à 1' instant t = O et que la ligne de référence pour le courant de détection i(t) correspond à l'abscisse (2). Peu après le début du mouvement expiratoire, à l'instant t = t,, un premier échantillon gazeux est transporté et acheminé vers la cellule de mesure électrochimique. La conversion électrochimique de la molécule d'alcool donne une première courbe de mesure (4) avec une première valeur maximale i,., qui est atteinte à l'instant t = t2. A un instant t = t,, lorsqu'au moins 50 % de l'air expiré est rejeté, un deuxième échantillon gazeux est acheminé dans la cellule de mesure, et on obtient une deuxième courbe de mesure (5) avec une deuxième valeur maximale i..a à l'instant t = t4. Apres avoir dépassé la deuxième valeur maximale i2, la deuxième courbe de mesure (5) décroit brusquement et converge asymptotiquement vers l'abscisse (2). Dans le cas présent, l'air expiré ne contient pas d'alcool, et la première valeur maximale i,, est inférieure à la deuxième valeur maximale in. Le fait que les deux valeurs maximales i, et i, soient différentes est dû à ce que, à l'instant t = t,, lorsque le deuxième échantillon gazeux est acheminé, les molécules d'alcool du premier échantillon gazeux ne sont pas encore complètement converties. La figure 2 représente une courbe de mesure (10) d'un mouvement expiratoire qui contient de l'alcool. A l'instant t = t,, un premier échantillon gazeux est acheminé dans la cellule de mesure et, ensuite, une première courbe de mesure (14) est relevée avec une première valeur maximale i,,A et, à l'instant t = t,, un deuxième échantillon gazeux arrive dans la cellule de mesure, la conversion électrochimique des molécules d'alcool du deuxième échantillon gazeux donnant une deuxième courbe de mesure (15) avec une deuxième valeur maximale ir_. Les instants t,, t2, t3 et t4 de la courbe de mesure (1) correspondent aux instants t,, t2, t3 et t, de la courbe de mesure (10). L' indice "A" correspond au mouvement expiratoire contenant de 1 'alcool. Dans le cas de la première courbe de mesure (14), la première valeur maximale i,, est nettement supérieure à la deuxième valeur maximale i,, car, à l'instant t = t,, l'échantillon gazeux contient sensiblement toutes les molécules d'alcool se trouvant à l'intérieur de la bouche, tandis qu'à l'instant t = t3, la concentration en alcool de la fraction d'air alvéolaire prédomine. Les valeurs maximales i,, i, sont envoyées à un comparateur non représenté sur la figure et, pour le cas o i,_ est supérieur à i, une unité d'affichage, qui n'est pas non plus représentée sur le dessin, est activée pour afficher la présente d'alcool dans l'haleine, de telle sorte que la mesure de concentration est écartée, ou est utilisée sous toutes réserves. La figure 3 représente un dispositif (20) comportant un dispositif collecteur d'échantillons (2) destiné à l'acheminement d'un premier échantillon gazeux, par l'intermédiaire d'une première conduite (21), dans une cellule de mesure électrochimique (22), et à l'acheminement d'un deuxième échantillon gazeux, par l'intermédiaire d'une deuxième conduite (23), dans une deuxième cellule de mesure électrochimique (24). Les cellules de mesure (22, 24) sont reliées à une unité d'évaluation et de commande (25), qui déclenche le prélèvement et qui enregistre et évalue les signaux de mesure délivrés par les cellules de mesure (22, 24). Sur l'unité de commande (25) est raccordé, de plus, un capteur de débit (26), qui enregistre le débit d'un mouvement expiratoire, c'est-à-dire l'instant t = 0 pour le prélèvement. La figure 4 représente des courbes de mesure (4, 5) qui ont été enregistrées avec le dispositif (20) de la figure 3 et qui correspondent à un échantillon gazeux sans alcool dans l'haleine. Pour plus de simplicité, on suppose que le mouvement expiratoire se déroule à l'instant t = 0. Peu après le débit du mouvement expiratoire, à 1 'instant t = t,, un premier échantillon gazeux est introduit dans la première cellule de mesure (22), qui contient un dispositif d'acheminement, et il est analysé dans l'unité de commande (25) sous forme de première courbe de mesure (4). A l'instant t = t,, lorsqu'au moins 50 % du volume expiré est rejeté, un deuxième échantillon gazeux est introduit dans la deuxième cellule de mesure (24) et est analysé sous forme de deuxième courbe de mesure. Etant donné qu'aucune influence n'est exercée par de l'alcool dans l'haleine, les valeurs maximales i,., i. des deux courbes de mesure (4, 5) devraient être égales. Mais étant donné qu'au début de l'expiration, une partie des molécules d'alcool sont absorbées par les muqueuses de la bouche, la valeur maximale i,. est inférieure à la valeur maximale i.. Cette différence a été représentée à échelle35 agrandie à la figure 4, pour permettre de mieux la voir. Les instants t, à t4 des figures 4 et 5 correspondent aux instants t, à t4 des figures 1 et 2. Les courbes de mesure (4, 5) des cellules de mesure (22, 24) sont représentées à la figure 4 dans un système de coordonnées. Dans le cas d'un échantillon gazeux avec alcool dans l'haleine, on obtient le tracé représenté à la figure 5. A l'instant t = t,, le premier échantillon gazeux est introduit dans la première cellule de mesure (22) et on obtient une première courbe de mesure (14) avec une première valeur maximale is. Le deuxième échantillon gazeux introduit à l'instant10 t = t3 dans la deuxième cellule de mesure (24) donne une deuxième courbe de mesure (15) avec une deuxième valeur maximale iL_. Une comparaison des valeurs maximales i,, et ir dans 1 'unité de commande (25) donne pour résultat que is est supérieure à i., ce qui révèle la présence15 d'alcool dans l'haleine. Revendications 1. Procédé permettant de déterminer la concentration d'alcool dans l'air expiré, selon lequel, au cours d'un mouvement expiratoire, un échantillon gazeux passe dans une chambre de mesure d'un appareil de détection, et une courbe de mesure (4, 5, 14, 15) proportionnelle à la concentration d'alcool est établie, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: à un premier instant t = t,, au début du mouvement expiratoire, acheminement d'un premier échantillon gazeux dans la chambre de mesure et enregistrement d'une première courbe de mesure (4, 14); à un deuxième instant t = t, au cours du mie mouvement expiratoire, dans lequel les gaz respiratoires sont éliminés de la bouche, acheminement d'un deuxième échantillon gazeux dans la chambre de mesure et établissement d'une deuxième courbe de mesure (5, 15), détermination de premiers paramètres prédéterminés ilu, ils, à partir de la première courbe de mesure (4, 14) et de seconds paramètres prédéterminés i,, i", & partir de la deuxième courbe de mesure (5, 15), et comparaison entre les premiers et seconds paramètres i,, i2; i,, i, d'un mouvement expiratoire. 2. Procédé permettant de déterminer la concentration d'alcool dans l'air expiré, selon lequel, au cours d'un mouvement expiratoire, un échantillon gazeux passe dans une chambre de mesure d'un appareil de détection, et une courbe de mesure (4, 5, 14, 15) proportionnelle à la concentration d'alcool est établie, caractérisé par les étapes de procédé suivantes: à un premier instant t = t,, au début du mouvement expiratoire, acheminement d'un premier échantillon gazeux dans un premier appareil de détection (22) et enregistrement d'une première courbe de mesure (4, 14); à un deuxième instant t = t,, au cours du même mouvement expiratoire, dans lequel les gaz respiratoires sont éliminés de la bouche, acheminement d'un deuxième échantillon gazeux dans un deuxième appareil de détection (24) et établissement d'une deuxième courbe de mesure (5, ), détermination de premiers paramètres prédéterminés iî, i,, à partir de la première courbe de mesure (4, 14) et de seconds paramètres prédéterminés i2, i2, à partir de la deuxième courbe de mesure (5, 15), et comparaison entre les premiers et seconds paramètres i,, im; i,, i-, d'un mouvement expiratoire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier paramètre est constitué par une première valeur maximale/intégrale i,, i,n de la première courbe de mesure (4, 14) et le deuxième paramètre est constitué par une deuxième valeur maximale/intégrale i=, ii de la deuxième courbe de mesure (5, 15). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier instant t = t, se situe dans un intervalle allant jusqu'à environ une seconde après le début du mouvement expiratoire, et en ce que le deuxième instant t3 est choisi de telle sorte que plus de % du volume expiré soit rejeté. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la première valeur maximale/intégrale i, est comparée avec la deuxième valeur maximale/intégrale i., et la présence d'alcool dans l'haleine est indiquée dans le cas o la première valeur maximale/intégrale in est supérieure à la deuxième valeur maximale/intégrale i,. 6. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le temps de réaction de l'appareil de détection est calculé de telle sorte qu'il soit inférieur à une seconde.35 7. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'appareil de détection est une cellule de mesure électrochimique et les courbes de mesure (4, 5, 14, 15) sont obtenues par la conversion électrochimique des molécules d'alcool dans la chambre de mesure.