人体内酒精含量现场检测技术

唐慧，唐鹤云

徐州医学院医学影像学院 影像工程教研室，江苏 徐州 221004

人体内酒精含量现场检测技术

唐慧，唐鹤云

徐州医学院医学影像学院 影像工程教研室，江苏 徐州 221004

本文简述了目前检测人体内酒精含量的几种常用方法和各自的优缺点。

血液酒精含量；传感器；半导体；燃料电池；人体酒精含量检测

本文导读 >>

本课题受徐州医学院院长人才基金项目（09KJ211）；徐州医学院教改项目（Xjy0090201）的资助。课题主要是针对交通管理部门在稽查酒后驾车时，人体酒精含量现场检测的不便而提出的。目前警用的呼气式酒精检测仪存在着精度差、使用不便等问题。课题的目标是开发一种便携的、非接触式的、直接检测血液中酒精浓度的技术，为人体酒精含量的现场检测提供一种更方便、更准确的检测手段，从而使人体酒精含量的现场检测技术能更好地为道路交通安全服务。

0 前言

酒后驾车现在已经成为影响交通安全的一个重要因素[1]。当前，交通部门采用三种方法来判定驾驶员是否存在饮酒驾车行为。这三种方法分别是：人体平衡的步行回转试验或是单腿直立试验、呼气酒精含量检验和血液酒精含量检验。

人体平衡的步行回转试验或者单腿直立试验是依据驾驶员在试验中的身体表现来判断驾驶员是否属于酒后驾车。这种方法主观性较强，很难作为执法依据。

血液酒精含量检验是现场采集驾驶员的血液，经实验室检验血样中酒精的含量来判断驾驶员是否属于酒后驾车或醉酒驾车。这种方法最准确，但是从血样采集到送实验室检验并出具结果的整个过程较为繁琐，时间较长、成本较高。对每一名疑似酒后驾车的驾驶员都做血液酒精含量检验是不现实的。

在交管部门的实际工作中，通常采用呼气酒精含量检验来判断驾驶员是否存在酒后驾车行为。呼气式酒精测试仪采用酒精传感器来测量被测者呼出气体中酒精的含量，常用的酒精传感器有半导体型和燃料电池型两大类[2]。

1 酒精传感器

1.1 半导体型酒精传感器

半导体型酒精传感器的敏感材料主要有半导体氧化锡、氧化锌[3]和多孔硅[4]两类。

以氧化锡、氧化锌半导体为敏感材料制作的酒精传感器在一定温度下对酒精高度敏感，其电阻率随酒精浓度的升高而降低[3]。通过测量传感器的电阻变化就能检测出被测试驾驶员体内的酒精含量。用这些材料制作的酒精传感器需要加热装置，因此这种酒精传感器能耗较高。同时，与多孔硅传感器相比，这种酒精传感器响应时间较长[5]。

多孔硅材料表面吸附酒精分子后，其电阻值发生变化，通过测量电阻值就可获得被测试驾驶员体内的酒精浓度[6]。多孔硅制作的酒精传感器在常温下就能正常工作，而且灵敏度高、工艺简单、成本较低[5]。

1.2 燃料电池型酒精传感器

燃料电池型酒精传感器采用燃料电池为主要部件，通过把呼出气体中的酒精转换为电能进行酒精含量的测量[7]。与半导体传感器相比，燃料电池型酒精传感器具有精度好、稳定性高、抗干扰能力强的优点，但由于生产成本高，所以售价昂贵[8]。

2 呼气酒精含量测试仪在实际使用中存在的问题

首先是呼出气体中酒精含量与被测者血液中酒精含量的关系。呼气酒精含量测试仪测量的是被测者呼出气体中的酒精含量，而在实际应用的时候还需要将其转换成血液中的酒精含量。大量的统计研究结果表明，如果被测者深吸气后以中等力度呼气达3s以上，这时呼出的就是从肺部深处出来的气体，此时呼气中的酒精含量与血液中的酒精含量的关系为[8]：

血液酒精浓度(mg/L)= 呼气酒精浓度(mg/L)×2200

目前大多采用这个经验公式估算血液中的酒精含量，但这个公式应用的前提条件是被测者深吸气后以中等力度呼气达3s以上，而在实际应用时很难保证这一点。

其次是这些仪器使用时必须由被测者用嘴含着吹管向测试仪吹气。为保证卫生，防止交叉感染，每次使用后都应该更换吹管或对吹管进行消毒。而受实际使用条件限制，每次使用后立即消毒很麻烦，如果每次更换吹管又会增加使用成本。

最后，如果被测者拒绝配合，就无法使用呼气酒精含量测试仪进行酒精含量检测。

综上所述，目前使用的呼气酒精含量测试仪还有很大的改进空间。非接触的、直接检测血液酒精含量的检测方法能克服以上存在的问题[9-10]。为加强道路交通安全管理，加大对酒后驾车人员体内酒精含量检测技术的研究十分必要。

[1]梅冰松,等.交通执法中人体酒精含量检测相关问题的研究[J].道路交通与安全,2007,7(4):52．

[2]历开平.对交通肇事者体内酒精含量的检测[J].河南公安高等专科学校学报,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·努苏甫汗,等.新型半导体酒精检测系统的设计[J].实验技术与管理,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]万吉高,等.燃料电池型酒精传感器的制备[J].贵金属,2004,9(25):36．

[8]岳睿.警用呼气式酒精传感器的研究进展[J].化学传感器,2006,3(26):6．

[9]黄静妍.中外呼出气体酒精含量探测仪质量管理之比较[J].计量技术,2007,(2):63-64.

[10]王彩红,王学梅.酒精检测仪的研制[J].科技信息(学术研究),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

徐州医学院院长人才基金项目（09KJ211）；徐州医学院教改项目（Xjy0090201）资助。

作者邮箱：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