Robert F. Borkenstein の飲酒検知器は、交通安全の分野における驚くべき発明でした。単純な色の変化する化学反応を利用して、多くの命を救い、道路をより安全に保ちました。1800 年代、酒を飲んで家に帰ることは大きな問題ではありませんでした。酔っ払った自転車や歩行者が帰宅中に自分自身や他の人を傷つける可能性はどのくらいありますか?しかし、カール・ベンツが 1880 年代に世界で初めて市販の自動車を世に送り出し、10 年もしないうちに飲酒運転の状況が問題になりました。その後、1954 年の夏、ロバート F. ボーケンシュタインの地下室の奥深くから、私たちのヒーローである呼吸器™ が立ち上がりました。呼気アルコール分析装置は、単純な化学を使用して毎年何千人もの命を救う優れた機器です。それでは、その起源の話と機能についてもう少し詳しく知ることで、彼らに当然のことを与えましょう.しかし、まず最初に、そもそもなぜアルコールがドライバーを威嚇するのかを理解する必要があります。
飲酒運転後の DUI 事故 (写真提供者 :AntonioKalini/Shutterstock)
脳に対するアルコールの影響
運転中は、複数の作業をこなし、注意を払い、周囲を常に意識し、情報を処理し、最小限の反応時間で行動する必要があります。要約すると、ドライバーは自分の感覚を完全にコントロールする必要がありますが、アルコールはそれらの感覚を弱めます。アルコールは、食物のように消化される代わりに、胃や腸の壁を通って血流に拡散します.体内に入ると、血液が存在する場所ならどこにでも行き、水が存在する場所ならどこでも吸収されます (アルコールは水溶性が高いため)。したがって、心臓、脳、肺、筋肉を含むすべての主要な臓器は、血液と同じ濃度のアルコールに達する.脳に入った後、アルコールは重要な抑制性神経伝達物質である GABA の効果を高めます。その結果、私たちの脳細胞は反応とコミュニケーションの遅れを示します。アルコールはまた、小脳の効率を低下させ、それによって明確な視覚と運動能力を損なう.続きを読む。
呼気アルコール分析装置の進化
1900 年代初頭、飲酒運転を検出する唯一の方法は、ハンドルを切る、スピードの出し過ぎ、目の充血など、飲酒運転の明らかな兆候を探すことでした。飲酒運転の現場での飲酒テストを実施することもできましたが、これは現在も実施されています。今日。しかし、このシステムは警官の直感や認識に完全に依存していました。酩酊のレベルを決定する科学的基準はありませんでした。科学者と当局は最終的に協力して、人が「飲酒運転」または DUI で起訴される可能性がある場合を標準化する方法を見つけました。
酒気検査器™の発明へのロードマップ。
今日、市場にはコンパクトで正確な呼気アルコール測定器が数多くありますが、呼気アルコール分析装置の代名詞となった呼気アルコール測定器、Breasalyzer™ について見ていきます。飲酒検知器の発明者であるロバート F. ボーケンスタインは、インディアナ州警察の研究所サービスの隊長であり、後にインディアナ大学の教授になりました。彼は Drunkometer の作業中にハグナーと協力し、その操作方法について訓練を受けました。このトレーニングにより、彼は呼気アルコール分析装置に興味を持ちました。彼は警察と一緒に働いていたので、より正確で操作しやすいものを作りたいと考えていました。何年にもわたる試行錯誤の後、1954 年に、彼は革命的な呼気検知器™ のフォームを思いつきました。これがすべての始まりの技術です。アルコールはどのように検出されますか?
被験者 (酔っている疑いのある人) は、チューブを通して装置に息を吹き込むように求められます。肺胞または深い肺呼吸を得るために、彼らは深い呼気を提供するように求められます。オペレーターは、インジケーターの針の振れをチェックします。針が動いた場合は、ノブを使用してゼロに戻します。ノブの境界線は、警察が酔っ払っているかどうかを確認するのに役立ちます。
飲酒検知器の針は BAC を示した (写真提供:Raimond Spekking/Wikimedia Commons)
ドライバーの肺からの空気が テスト バイアルに入ります。 二クロム酸カリウム、硫酸、硝酸銀（触媒）からなる赤みがかったオレンジ色の混合物が含まれています。この混合物は、呼気からのエタノール (アルコール飲料に含まれるアルコールの一種) とともに、酸化還元反応システムを形成します。酸化還元反応では、反応物の 1 つが同時に酸化され、別の反応物が還元されます。酸化されている種は酸素を獲得するか、より高い酸化状態に達しますが、還元される種は酸素を失うか、より低い酸化状態を獲得します。溶液中の硫酸 (H2SO4) は、空気中のエタノール (化学式:C2H5OH) の混合物への吸収を助けます。二クロム酸カリウム (K2Cr2O7) は、エタノールに存在する -OH 基と反応して酸素原子を失います。二クロム酸カリウム中のクロムの酸化度は +7 ですが、エタノールで還元されると +3 の酸化状態になります。さらに硫酸の硫酸イオン（SO42-）と反応して、硫酸クロムと硫酸カリウムを生成します。
テストバイアルで起こる酸化還元反応。
エタノールは、二クロム酸カリウムから酸素原子を得た後、酢酸 (CH3COOH) と水 (H2O) に酸化されます。この反応の最も興味深い点は、それが色の変化する反応であることです。主に赤みがかったオレンジ色の重クロム酸カリウム溶液は、硫酸とエタノールの存在下で、緑色の硫酸クロムを生成します。飲酒検知器の内部には標準バイアルがあります テストバイアルと同じ混合物を含む、 ただし、エタノールなし。両方のバイアルを照らす光源があり、もう一方の端には、両方のバイアルからの透過率を感知するフォトセル システムがあります。透過率の違いが観察され、Beer-Lamberts の法則 (着色された溶液の特性とそれを通過する光の減衰との間の相関関係を示す) に従って定量分析が行われます。テストバイアルと標準バイアルの透過率の違いは、赤みがかったオレンジ色から緑色への色の変化に依存します。緑色の硫酸クロムの形成は、反応中に存在するエタノールの量に依存します。
標準バイアルとテストバイアルの溶液の色。 (写真提供:Ajamal/Shutterstock)
この装置は、透過率の違いを比較し、Beer-Lamberts の法則を使用して、呼気中のアルコール濃度を間接的に示す緑色の物質の濃度を決定します。呼気中のアルコールは血液中のアルコールと同じですか?
はい、人の呼気中のアルコールは血中のアルコールの存在を示していますが、濃度は異なります.人がアルコールを摂取すると、それは血流に入り、全身を移動します。旅行中に、それは肺組織に分布し、肺の空気と一緒になります.呼気分析装置は、ヘンリーの法則に基づいて血中アルコール濃度 (BAC) を計算する間接的な方法を使用します。ヘンリーの法則は、一定の温度と圧力の閉鎖系では、溶液に溶解した揮発性物質の濃度は、溶液の上の空気中の同じ物質の濃度に比例すると述べています。人間の体は温度と圧力を細かく調節しています。さて、体を閉鎖系と考えると、人の肺に存在する空気中のアルコール濃度は、血液中のアルコール濃度に比例します。研究によると、この比率は 2100:1 であることが示されています (つまり、呼気中のアルコール 1 ml ごとに、血液中には 2100 ml のアルコールが存在します)。この比率は、すべての人体に共通するものではありませんが、適切な比率と考えられています。
BACのレベルと運転への影響。 (写真提供:gritsalak karalak/Shutterstock)
アルコールによる酩酊状態は、性別によって異なり、体重にも依存します。 DUI で人を起訴する前に BAC を計算する際には、これらすべての要因が考慮されます。インドで許可されている最高の BAC は 0.03% (血液 100 ml あたり 0.03 g のアルコール)、米国では 0.08%、西ヨーロッパでは 0.05% です。ハンガリー、日本、イランなどの多くの国では、飲酒運転を一切容認しないという方針をとっています。飲酒運転に関するポリシーと罰則は、世界中で異なります。詳細については、ここをクリックしてください。結論
WHO が作成した交通安全に関する 2018 年のグローバル ステータス レポートによると、毎年 135 万人の命が交通事故により突然命を落としています。そして、そのような悲劇的な事故の 5 ～ 35% はアルコールの影響に関連しており、飲酒運転が原因で 270,000 人が死亡していることを意味します。これらの数字は、交通安全当局や命を救う呼気アルコール検出器がなければ、はるかに高くなるでしょう。 1 つの分子が酸素原子を失い、世界中で何千人もの命が救われるというドミノ効果のように、小さな行動や決定がどれほど大きな影響を与える可能性があるかを決して忘れないでください。
