Breathalyzer

Введение

Устройство для определения концентрации алкоголя в крови

Алкотестер (образовано от слов "дыхание" и "анализатор") – это прибор для измерения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе (BrAC). Название стало общеупотребимым торговым знаком для приборов, разработанных изобретателем Робертом Фрэнком Боркенштейном в 1950-х годах под брендом Breathalyzer.

Происхождение

Исследования возможности использования дыхания для определения алкоголя в организме человека датируются 1874 годом, когда Фрэнсис Э. Ансти сделал наблюдение, что небольшое количество алкоголя выводится из организма при дыхании. В 1927 году Эмиль Боген опубликовал статью об анализе дыхания. Он собрал воздух в футбольном мочевом пузыре, а затем проверил этот воздух на наличие следов алкоголя, обнаружив, что содержание алкоголя в 2 литрах выдыхаемого воздуха было немного больше, чем в 1 см3 мочи. Также в 1927 году чикагский химик Уильям Дункан МакНэлли изобрел алкотестер, в котором дыхание, проходящее через химические вещества в воде, меняет цвет. Одним из предложений использовать его изобретение было для домохозяек, чтобы проверить, не пьет ли их мужья. В декабре 1927 года в одном случае в Марлборо, Англия, доктор Горский, полицейский хирург, попросил подозреваемого надуть дыханием футбольный мочевой пузырь. Поскольку в 2 литрах дыхания мужчины содержалось 1,5 мг этанола, Горский свидетельствовал в суде, что подсудимый был "на 50% пьян". Использование пьянства в качестве стандарта, в отличие от BAC, возможно, аннулировало анализ, поскольку толерантность к алкоголю варьируется. Однако эта история иллюстрирует общие принципы анализа дыхания. В 1931 году первым практическим прибором для проверки дыхания на дороге был алкоголометр, разработанный Роллой Нил Харгер из Медицинской школы Университета Индианы. Уровень алкоголизма отражается на образце дыхания водителя, который поступает непосредственно в воздушный шар внутри машины. Затем пробу вдохнули в кислотный раствор перманганата калия. Если в образце дыхания был алкоголь, раствор изменил цвет. Чем больше изменялся цвет, тем больше алкоголя было в дыхании. Алкоголиметр был изготовлен и продан корпорацией Stephenson из Ред-Бэнка, Нью-Джерси. В 1954 году Роберт Фрэнк Боркенштейн (1912-2002) был капитаном полиции штата Индиана, а позже профессором Университета Индианы в Блумингтоне. Его фирменный Breathalyzer использовал химическое окисление и фотометрию для определения концентрации алкоголя. Изобретение "Альтомера" предоставило правоохранительным органам быстрый и портативный тест для определения уровня интоксикации человека посредством анализа дыхания. Последующие анализаторы дыхания превратились в основном в инфракрасную спектроскопию. В 1967 году в Великобритании Билл Дюси и Том Пэрри Джонс разработали и выпустили на рынок первый электронный алкотестер. Они основали Лайон Лаборатории в Кардиффе. Дюси был дипломированным инженером-электриком, а Том Пэрри Джонс был преподавателем в UWIST. Закон о безопасности дорожного движения 1967 года ввел первый юридически применимый максимальный уровень алкоголя в крови для водителей в Великобритании, выше которого стало преступлением управлять автомобилем; и ввел придорожный алкотестер, доступный для полицейских сил по всей стране. В 1979 году версия лаборатории Lion Laboratories, известная как Alcolyser, включающая в себя кристаллические трубки, которые меняют цвет после определенного уровня алкоголя в дыхании, была одобрена для использования полицией. Лайон Лаборатории выиграла премию королевы за технологические достижения для продукта в 1980 году, и он начал продаваться во всем мире. В этих более поздних моделях использовался датчик алкоголя топливных элементов, а не кристаллы, обеспечивающий более надежный тест на тротуаре и устраняя необходимость в взятии образцов крови или мочи в полицейском участке. В 1991 году Lion Laboratories была продана американской компании MPD, Inc. Некоторые полупроводниковые модели специально разработаны для замены модуля датчика без необходимости отправки устройства в лабораторию калибровки.

Research into the possibilities of using breath to test for alcohol in a person's body dates as far back as 1874, when Francis E. Anstie made the observation that small amounts of alcohol were excreted in breath. In 1927, Emil Bogen produced a paper on breath analysis. He collected air in a football bladder and then tested this air for traces of alcohol, discovering that the alcohol content of 2 litres of expired air was a little greater than that of 1 cc of urine. Also in 1927, a Chicago chemist, William Duncan McNally, invented a breathalyzer in which the breath moving through chemicals in water would change color. One suggested use for his invention was for housewives to test whether their husbands had been drinking. In December 1927, in a case in Marlborough, England, Dr. Gorsky, a police surgeon, asked a suspect to inflate a football bladder with his breath. Since the 2 liters of the man's breath contained 1.5 mg of ethanol, Gorsky testified before the court that the defendant was "50% drunk". The use of drunkenness as the standard, as opposed to BAC, perhaps invalidated the analysis, as tolerance to alcohol varies. However, the story illustrates the general principles of breath analysis. In 1931 the first practical roadside breath testing device was the drunkometer developed by Rolla Neil Harger of the Indiana University School of Medicine. The drunkometer collected a motorist's breath sample directly into a balloon inside the machine. The breath sample was then pumped through an acidified potassium permanganate solution. If there was alcohol in the breath sample, the solution changed color. The greater the color change, the more alcohol there was present in the breath. The drunkometer was manufactured and sold by Stephenson Corporation of Red Bank, New Jersey. In 1954 Robert Frank Borkenstein (1912–2002) was a captain with the Indiana State Police and later a professor at Indiana University Bloomington. His trademarked Breathalyzer used chemical oxidation and photometry to determine alcohol concentrations. The invention of the Breathalyzer provided law enforcement with a quick and portable test to determine an individual's intoxication level via breath analysis. Subsequent breath analyzers have converted primarily to infrared spectroscopy. In 1967 in Britain, Bill Ducie and Tom Parry Jones developed and marketed the first electronic breathalyser. They established Lion Laboratories in Cardiff. Ducie was a chartered electrical engineer, and Tom Parry Jones was a lecturer at UWIST. The Road Safety Act 1967 introduced the first legally enforceable maximum blood alcohol level for drivers in the UK, above which it became an offence to be in charge of a motor vehicle; and introduced the roadside breathalyser, made available to police forces across the country. In 1979, Lion Laboratories' version of the breathalyser, known as the Alcolyser and incorporating crystal filled tubes that changed colour above a certain level of alcohol in the breath, was approved for police use. Lion Laboratories won the Queen's Award for Technological Achievement for the product in 1980, and it began to be marketed worldwide. These later models used a fuel cell alcohol sensor rather than crystals, providing a more reliable curbside test and removing the need for blood or urine samples to be taken at a police station. In 1991, Lion Laboratories was sold to the American company MPD, Inc. Some semiconductor models are designed specifically to allow the sensor module to be replaced without the need to send the unit to a calibration lab.

Неспецифический анализ

Одна из основных проблем старых анализаторов выдыхаемого воздуха – неспецифичность: приборы определяют не только этиловый спирт (или этанол), содержащийся в алкогольных напитках, но и другие вещества, схожие по молекулярной структуре или реакционной способности, – так называемые "интерферирующие соединения". Самые ранние модели анализаторов пропускают выдыхаемый воздух через раствор дихромата калия, который окисляет этанол до уксусной кислоты, изменяя цвет раствора. Через эту смесь пропускают монохроматический луч света, а детектор регистрирует изменение его интенсивности и, следовательно, изменение цвета, что используется для расчета процентного содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе. Однако, поскольку дихромат калия – сильный окислитель, он может окислять множество спиртовых групп, приводя к ложноположительным результатам. Вероятность такого ложного срабатывания невелика, так как в выдыхаемом воздухе содержится мало других окисляемых веществ. Инфракрасные анализаторы выдыхаемого воздуха проецируют инфракрасный луч через образец выдыхаемого воздуха в аналитической камере и измеряют поглощение излучения соединением в зависимости от длины волны, формируя спектр поглощения, который можно использовать для идентификации вещества. Это происходит благодаря тому, что поглощение связано с колебаниями и растяжением определенных связей в молекуле при определенных длинах волн (см. инфракрасную спектроскопию). Характерной связью спиртов в инфракрасном спектре является связь O-H, которая проявляется в виде сильного поглощения на коротких волнах. Чем больше света поглощается соединениями, содержащими спиртовую группу, тем меньше света достигает детектора – и тем выше показания. Другие группы, в частности ароматические кольца и карбоновые кислоты, также могут давать схожие показания поглощения. Тем не менее, существуют некоторые природные и летучие интерферирующие соединения. Например, Национальное управление безопасностью дорожного движения установило, что у людей, соблюдающих диету, и у больных диабетом уровень ацетона может быть в сотни и даже тысячи раз выше, чем у других. Ацетон – одно из многих веществ, которое некоторые анализаторы могут ошибочно принять за этиловый спирт. Однако системы на топливных элементах не реагируют на ацетон. Вещества, присутствующие в окружающей среде, также могут приводить к ложным показаниям содержания алкоголя в крови (BAC). Например, метил-трет-бутиловый эфир, распространенная добавка к бензину, по слухам, может вызывать ложноположительные результаты у людей, подвергшихся его воздействию. Исследования подтвердили это для старых моделей, однако современные приборы обнаруживают это влияние и компенсируют его. Различные другие продукты, встречающиеся в окружающей среде или на рабочем месте, также могут приводить к ошибочным результатам BAC. К ним относятся соединения, содержащиеся в лаке, растворителях краски, целлулоиде, бензине и чистящих средствах, особенно эфирах, спиртах и других летучих веществах.

One major problem with older breath analyzers is non specificity: the machines identify not only the ethyl alcohol (or ethanol) found in alcoholic beverages but also other substances similar in molecular structure or reactivity, "interfering compounds". The oldest breath analyzer models pass breath through a solution of potassium dichromate, which oxidizes ethanol into acetic acid, changing color in the process. A monochromatic light beam is passed through this sample, and a detector records the change in intensity and, hence, the change in color, which is used to calculate the percent alcohol in the breath. However, since potassium dichromate is a strong oxidizer, numerous alcohol groups can be oxidized by it, producing false positives. This source of false positives is unlikely as very few other substances found in exhaled air are oxidizable. Infrared based breath analyzers project an infrared beam of radiation through the captured breath in the sample chamber and detect the absorbance of the compound as a function of the wavelength of the beam, producing an absorbance spectrum that can be used to identify the compound, as the absorbance is due to the harmonic vibration and stretching of specific bonds in the molecule at specific wavelengths (see infrared spectroscopy). The characteristic bond of alcohols in infrared is the O H bond, which gives a strong absorbance at a short wavelength. The more light is absorbed by compounds containing the alcohol group, the less reaches the detector on the other side—and the higher the reading. Other groups, most notably aromatic rings and carboxylic acids can give similar absorbance readings. Some natural and volatile interfering compounds do exist, however. For example, the National Highway Traffic Safety Administration has found that dieters and diabetics may have acetone levels hundreds or even thousands of times higher than those in others. Acetone is one of the many substances that can be falsely identified as ethyl alcohol by some breath machines. However, fuel cell based systems are non responsive to substances like acetone. Substances in the environment can also lead to false BAC readings. For example, methyl tert butyl ether, a common gasoline additive, has been alleged anecdotally to cause false positives in persons exposed to it. Tests have shown this to be true for older machines; however, newer machines detect this interference and compensate for it. Any number of other products found in the environment or workplace can also cause erroneous BAC results. These include compounds found in lacquer, paint remover, celluloid, gasoline, and cleaning fluids, especially ethers, alcohols, and other volatile compounds.

Фармакокинетика

Поглощение алкоголя продолжается от 20 минут (натощак) до двух с половиной часов (после плотного приема пищи) после последнего употребления, обычно занимая около 40–50 минут. В течение фазы всасывания концентрация алкоголя в организме изменяется непредсказуемо, поскольку на нее влияет физиология желудочно-кишечного тракта, такая как нерегулярные сокращения. После всасывания концентрации в организме стабилизируются и следуют предсказуемым закономерностям. Во время всасывания концентрация алкоголя в артериальной крови обычно выше, чем в венозной, но после всасывания концентрация алкоголя в венозной крови становится выше, чем в артериальной. Это особенно заметно при быстром употреблении большого количества алкоголя за один раз. При повторных дозах алкоголя границы между фазами всасывания и после всасывания становятся менее четкими. Однако, как только всасывание последнего напитка завершится, концентрации будут следовать стандартным кривым после всасывания. Также не всегда ясно по графику BAC, когда заканчивается фаза всасывания – например, организм может достичь устойчивого равновесного состояния BAC, при котором всасывание и выведение алкоголя пропорциональны. На всех фазах BrAC тесно коррелирует с концентрацией алкоголя в артериальной крови. Артериальная кровь распределяет кислород по всему телу. Алкоголь в выдыхаемом воздухе отражает равновесие концентрации алкоголя, поскольку газы крови (включая алкоголь) переходят из артериальной крови в легкие и выдыхаются. Соотношение ABAC:BrAC составляет 2294 ± 56 на всех фазах и 2251 ± 46 [2141–2307] в фазе после всасывания. Например, показания алкотестера в 0,10 мг/л выдыхаемого воздуха соответствуют примерно 0,0001 × 2251 г/л, или 0,2251 г/л концентрации алкоголя в артериальной крови (эквивалентно 0,2251 промилле или 0,02251% BAC). Соотношение содержания алкоголя в венозной крови к содержанию алкоголя в выдыхаемом воздухе может значительно варьироваться – от 1300:1 до 3100:1. Например, при концентрации алкоголя в крови 0,07%, у человека может быть коэффициент распределения 1500:1, а показания теста выдыхаемого воздуха – 0,10 г/2100 мл, что превышает допустимый предел в некоторых юрисдикциях. Однако, как правило, в фазе всасывания наблюдаются низкие коэффициенты распределения. После всасывания соотношение относительно стабильно – 2382 ± 119 [2125–2765], хотя это соотношение измерялось в лабораторных условиях, и в реальных ситуациях разброс может быть больше. Другие ложноположительные результаты высокого показателя BrAC, а также анализов крови, связаны с пациентами, страдающими протеинурией и гематурией, из-за метаболизма и почечной недостаточности. Скорость метаболизма у пациентов с заболеваниями почек аномальна по отношению к процентному содержанию алкоголя в выдыхаемом воздухе. Однако, поскольку дихромат калия является сильным окислителем, многочисленные группы алкоголя могут окисляться почками и фильтроваться кровью, что приводит к ложноположительным результатам.

Absorption of alcohol continues for anywhere from 20 minutes (on an empty stomach) to two and one half hours (on a full stomach) after the last consumption, generally taking around 40 50 minutes. During the absorptive phase, the concentration of alcohol throughout the body changes unpredictably, as it is affected by gastrointestinal physiology such as irregular contraction patterns. After absorption, the concentrations in the body settle down and follow predictable patterns. During absorption, the BAC in arterial blood will generally be higher than in venous blood, but post absorption, venous BAC will be higher than arterial BAC. This is especially clear with bolus dosing, chugging a single large drink. With additional doses of alcohol, the definitions of absorption and post absorption are less clear. However, once absorption of the last drink has finished, the concentrations will follow standard post absorption curves. It is also not always clear from a BAC graph when the absorption phase finishes for example, the body can reach a sustained equilibrium BAC where absorption and elimination are proportional. Across all phases, BrAC correlates closely with arterial BAC. Arterial blood distributes oxygen throughout the body. Breath alcohol is a representation of the equilibrium of alcohol concentration as the blood gases (alcohol) pass from the arterial blood into the lungs to be expired in the breath. The ratio of ABAC:BrAC is 2294 ± 56 across all phases and 2251 ± 46 [2141 2307] in the post absorption phase. For example, a breathalyzer measurement of 0.10 mg/L of breath alcohol characterises approximately 0.0001×2251 g/L, or 0.2251 g/L of arterial blood alcohol concentration (equivalent to 0.2251 permille or 0.02251% BAC). The ratio of venous blood alcohol content to breath alcohol content may vary significantly, from 1300:1 to 3100:1. Assuming a blood alcohol concentration of 0.07%, for example, a person could have a partition ratio of 1500:1 and a breath test reading of 0.10 g/2100 mL, over the legal limit in some jurisdictions. However, low partition ratios are generally observed during the absorption phase. Post absorption, the ratio is relatively fixed, 2382 ± 119 [2125–2765], although this ratio was measured in a laboratory environment and variation may be larger in real world scenarios. Other false positives of high BrAC and also blood reading are related to patients with proteinuria and hematuria, due to kidney metabolization and failure. The metabolization rate of related patients with kidney damage is abnormal in relation to percent in alcohol in the breath. However, since potassium dichromate is a strong oxidizer, numerous alcohol groups can be oxidized by kidney and blood filtration, producing false positives.

Дихательный ритм

Иногда говорят, что выдыхаемый воздух, анализируемый алкотестером, является "альвеолярным воздухом", поступающим из альвеол, расположенных в непосредственной близости от крови в легочном кровообращении и содержащим этанол в концентрациях, пропорциональных концентрации этанола в крови, определяемой законом Генри. По мере выдоха концентрация алкоголя в выдыхаемом воздухе увеличивается со временем, значительно возрастая в первые несколько секунд, а затем замедляясь, но не стабилизируясь до тех пор, пока испытуемый не прекратит выдыхать. Это не связано с наличием "мертвого пространства" в дыхательных путях, не содержащего алкоголь – концентрация алкоголя почти одинакова во всех областях легких. Скорее, это происходит потому, что во время выдоха вода и алкоголь повторно осаждаются на стенках дыхательных путей, преимущественно в трахее и в 6-12 поколениях бронхов. По мере осаждения большего количества жидкости, оставшаяся жидкость перемещается дальше, что приводит к регистрации большего количества алкоголя алкотестером. Зарегистрированные концентрации алкоголя никогда не достигают альвеолярной концентрации алкоголя, даже при максимально глубоком выдохе испытуемого. Это связано с тем, что BrAC (концентрация алкоголя в артериальной крови) приблизительно в 2251 раза выше, чем концентрация в альвеолярном воздухе. Верховный суд Калифорнии определил, что BrAC – это концентрация алкоголя в последней порции выдыхаемого воздуха. Конечная BrAC варьируется в зависимости от нескольких факторов. Большинство алкотестеров требуют минимальный объем выдоха (обычно от 1,1 до 1,5 л) или минимальное время выдоха в течение шести секунд, прежде чем образец будет принят. Это вызывает опасения в отношении людей с меньшим объемом легких, которым необходимо выдыхать большую долю своего доступного объема легких по сравнению с людьми с большим объемом легких. Математическая модель показывает, что конечная BrAC у человека с объемом легких 2 л может быть на 35% выше, чем у человека с объемом легких 6 л, при одинаковом минимальном объеме выдоха 1,5 л и альвеолярной концентрации алкоголя. При максимальном выдохе, например, в типичных лабораторных условиях, измеренная BrAC не зависит от объема легких. Температура тела и температура выдыхаемого воздуха также влияют на результаты, причем повышение температуры соответствует увеличению измеренной BrAC. В результате этих факторов дыхательный тест может быть более снисходительным к некоторым испытуемым, чем к другим, и некоторые алкотестеры компенсируют объем выдыхаемого воздуха. Даже очень небольшое количество алкоголя, оставшегося во рту, горле или желудке, может существенно повлиять на показания алкотестера. Недавнее использование ополаскивателей для полости рта или освежителей дыхания также может исказить результаты в сторону повышения, поскольку они могут содержать значительное количество алкоголя. Ученый проверил влияние спрея для дыхания Binaca на Intoxilyzer 5000. Он провел 23 теста на испытуемых, которые опрыскали горло, и получил показания до 0,81 промилле – значительно превышающие допустимые уровни. Ученый также отметил, что эффект от спрея не снижался до обнаруживаемых уровней в течение 18 минут. Помимо этого, наиболее распространенным источником алкоголя во рту является отрыжка или икота. Алкоголь во рту может образовываться и другими способами. Некоторые предполагают, что зубные протезы могут задерживать алкоголь, хотя эксперименты не показали никакой разницы при соблюдении обычного 15-минутного периода наблюдения. Пародонтические заболевания также могут создавать карманы в деснах, которые будут содержать алкоголь в течение более длительного времени. Ложные результаты также могут быть вызваны остаточным алкоголем во рту, например, после страстного поцелуя с пьяным человеком. Для защиты от загрязнения образца алкоголем изо рта, сертифицированные операторы алкотестеров и сотрудники полиции обучены внимательно наблюдать за испытуемым в течение не менее 15–20 минут перед проведением теста. Некоторые приборы также оснащены встроенными средствами защиты. Intoxilyzer 5000 имеет параметр "наклон". Этот параметр обнаруживает любое снижение концентрации алкоголя на 0,006 г на 210 л выдыхаемого воздуха за 0,6 секунды, что указывает на наличие остаточного алкоголя во рту, и выдает оператору предупреждение "недействительный образец", уведомляющее о наличии остаточного алкоголя во рту. Другие приборы требуют проведения двух тестов с интервалом не менее двух минут. Ополаскиватель для полости рта или другой алкоголь во рту частично испарится за две минуты, что приведет к расхождению между первым и вторым показаниями и потребует повторного тестирования. Однако многие предварительные алкотестеры не имеют таких средств защиты.

It is sometimes said that the exhaled air analyzed by the breathalyzer is "alveolar air", coming from the alveoli in close proximity to the blood in pulmonary circulation and containing ethanol in concentrations proportional to that blood approximated by Henry's law. As air is exhaled, the alcohol concentration of the exhaled air increases over time, rising significantly in the first few seconds and then slowing down after, but not leveling out until the subject stops exhaling. This is not because there is a "dead space" of non alcoholic air in the airways the alcohol concentration is nearly identical in all regions of the lung. Rather, it is because, during exhalation, water and alcohol are being redeposited on the airways, primarily the trachea and generations 6 though 12 of the airways. As more fluid is deposited on the mucous surfaces, the remaining fluid travels further, resulting in more alcohol being recorded by the breathalyzer. The recorded alcohol concentrations never reach the alveolar alcohol concentration, even if the subject exhales as deeply as possible. compared to the BrAC which is arterial blood concentration divided by 2251. The Supreme Court of California determined that the BrAC is defined as the alcohol concentration of the last part of the subject’s expired breath. End exhaled BrAC varies depending on several factors. Most alcohol breath testers require a minimum exhalation volume (normally between 1.1 and 1.5 L) or minimum six second exhalation time before the breath sample is accepted. This raises concerns for subject with smaller lung volumes they must exhale a greater fraction of their available lung volume compared with a larger subject. A mathematical model suggests that a 2L lung capacity subject's end exhaled BrAC may read 35% higher than a 6L subject for the same minimum 1.5L exhalation and alveolar alcohol concentration. For exhalation to the maximum extent, such as under typical laboratory conditions, measured BrAC is unaffected by lung size. The subject's body temperature and breath temperature also influence results, with an increase in temperature corresponding to an increase in measured BrAC. The result of these factors is that the breath test is more forgiving for some subjects than others. and some breathalyzers compensate for the volume of air. A very tiny amount of alcohol from the mouth, throat or stomach can have a significant impact on the breath alcohol reading. Recent use of mouthwash or breath fresheners can also skew results upward, as they can contain fairly high levels of alcohol. A scientist tested the effects of Binaca breath spray on an Intoxilyzer 5000. He performed 23 tests with subjects who sprayed their throats and obtained readings as high as 0.81—far beyond legal levels. The scientist also noted that the effects of the spray did not fall below detectable levels until after 18 minutes. Other than those, the most common source of mouth alcohol is from belching or burping. Mouth alcohol can also be created in other ways. Dentures, some have theorized, will trap alcohol, although experiments have shown no difference if the normal 15 minute observation period is observed. Periodontal disease can also create pockets in the gums which will contain the alcohol for longer periods. Also known to produce false results due to residual alcohol in the mouth is passionate kissing with an intoxicated person. To help guard against mouth alcohol contamination, certified breath test operators and police officers are trained to observe a test subject carefully for at least 15–20 minutes before administering the breath test. Some instruments also feature built in safeguards. The Intoxilyzer 5000 features a "slope" parameter. This parameter detects any decrease in alcohol concentration of 0.006 g per 210 L of breath in 0.6 second, a condition indicative of residual mouth alcohol, and will result in an "invalid sample" warning to the operator, notifying the operator of the presence of the residual mouth alcohol. Other instruments require that the individual be tested twice at least two minutes apart. Mouthwash or other mouth alcohol will have somewhat dissipated after two minutes and cause the second reading to disagree with the first, requiring a retest. Many preliminary breath testers, however, feature no such safeguards.

Мифы о точности

Существует ряд веществ или методов, которые якобы могут "обмануть" анализатор дыхания (то есть, снизить содержание алкоголя в крови). В эпизоде научного телешоу "Разрушители мифов" 2003 года был опробован ряд методов, которые якобы позволяют человеку обмануть тест на анализ дыхания. Испытанные методы включали в себя мяты, лук, крем для зубных протезов, полоскание рта, монетки и батареи; все эти методы оказались неэффективными. В шоу отмечалось, что использование этих предметов для покрытия запаха алкоголя может обмануть человека, но, поскольку они на самом деле не снизят уровень BrAC человека, не будет никакого эффекта на анализе дыхания независимо от количества, используемого, если таковое имеется, оказалось, что использование полоскания рта только повышает BrAC. Предполагается, что монеты вызывают химическую реакцию, а батареи - электрический заряд, но ни один из этих методов не влияет на результаты анализатора дыхания. Эпизод "Разрушителей мифов" также указал на другое осложнение: необходимо было бы вставить предмет в рот (например, съесть лук, промыть рот водой, спрятать батарею), сдать тест на дыхание, а затем, возможно, удалить предмет - все это должно было бы быть сделано достаточно дискретно, чтобы избежать оповещения полицейских, проводящих тест (которые, очевидно, стали бы очень подозрительными, если бы заметили, что человек вставляет предметы в рот до проведения теста на дыхание). Вероятно, это было бы очень трудно, особенно для того, кто был пьян, совершить такой подвиг.

Законы об алкоголе

Показания прибора для определения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе могут использоваться при уголовном преследовании за вождение транспортного средства в состоянии алкогольного опьянения (иногда называемое вождением или управлением в состоянии интоксикации) несколькими способами. Исторически штаты в США изначально запрещали вождение с высоким уровнем содержания алкоголя в крови (BAC), и не имели законов, регулирующих содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе (BrAC). Результат теста BrAC представлялся лишь как косвенное доказательство BAC. Если подсудимый отказывался от последующего анализа крови, единственным способом доказать содержание алкоголя в крови было представление научных доказательств того, как алкоголь попадает в выдыхаемый воздух из крови, а также доказательств перевода значений из одного показателя в другой. Адвокаты, защищающие обвиняемых в вождении в нетрезвом виде, часто оспаривали научную обоснованность таких доказательств. До сентября 2011 года Южная Дакота полагалась исключительно на анализы крови для обеспечения точности. Штаты по-разному реагировали на невозможность полагаться на данные алкотестеров. Многие штаты, такие как Калифорния, изменили свои законы, чтобы установить определенный уровень алкоголя в выдыхаемом воздухе в качестве прямого нарушения закона. Иными словами, уровень BrAC сам по себе стал прямым доказательством для вынесения обвинительного приговора, без необходимости оценки BAC. В юрисдикциях, таких как Великобритания, управление транспортным средством с достаточно высокой концентрацией алкоголя в выдыхаемом воздухе (BrAC) автоматически является незаконным. Показания прибора для анализа выдыхаемого воздуха будут представлены в качестве доказательства этого преступления, а оспаривание возможно только на основании неточности показаний. В других штатах, таких как Калифорния и Нью-Джерси, закон по-прежнему привязан к BAC, но результаты BrAC определенных приборов были признаны судом предположительно точными заменителями анализа крови при использовании в соответствии с инструкциями. Хотя тесты BrAC не являются необходимыми для доказательства того, что обвиняемый находился в состоянии алкогольного опьянения, законы в этих штатах создают опровержимую презумпцию, то есть предполагается, что водитель был пьян при высоком показателе BrAC, но эта презумпция может быть опровергнута, если присяжные сочтут ее недостоверной или если другие доказательства вызовут разумные сомнения в том, что человек действительно управлял транспортным средством с уровнем алкоголя в выдыхаемом воздухе или крови 0,08% или выше. Другой вопрос заключается в том, что BrAC обычно измеряется через несколько часов после вождения. Некоторые юрисдикции, такие как штат Вашингтон, разрешают использовать результаты анализа выдыхаемого воздуха, не принимая во внимание, сколько времени прошло между управлением транспортным средством и проведением теста, или в течение определенного количества часов после тестирования. Другие юрисдикции используют ретроградную экстраполяцию для оценки BAC или BrAC на момент вождения. Исключением из уголовного преследования является штат Висконсин, где первое правонарушение, связанное с вождением в нетрезвом виде, обычно рассматривается как гражданское правонарушение.

The breath alcohol content reading may be used in prosecutions of the crime of driving under the influence of alcohol (sometimes referred to as driving or operating while intoxicated) in several ways. Historically, states in the US initially prohibited driving with a high level of BAC, and did not have any laws regarding BrAC. A BrAC test result was merely presented as indirect evidence of BAC. Where the defendant had refused to take a subsequent blood test, the only way the state could prove BAC was by presenting scientific evidence of how alcohol in the breath gets there from alcohol in the blood, along with evidence of how to convert from one to the other. DUI defense attorneys frequently contested the scientific reliability of such evidence. Before September 2011, South Dakota relied solely on blood tests to ensure accuracy. States responded in different ways to the inability to rely on breathalyzer evidence. Many states such as California modified their statutes so to make a certain level of alcohol in the breath illegal per se. In other words, the BrAC level itself became the direct predicate evidence for conviction, with no need to estimate BAC. In per se jurisdictions such as the UK, it is automatically illegal to drive a vehicle with a sufficiently high breath alcohol concentration (BrAC). The breath analyzer reading of the operator will be offered as evidence of that crime, and challenges can only be offered on the basis of an inaccurate reading. In other states, such as California and New Jersey, the statute remains tied to BAC, but the BrAC results of certain machines have been judicially deemed presumptively accurate substitutes for blood testing when used as directed. While BrAC tests are not necessary to prove a defendant was under the influence, laws in these states create a rebuttable presumption, which means it is presumed that the driver was intoxicated given a high BrAC reading, but that presumption can be rebutted if a jury finds it unreliable or if other evidence establishes a reasonable doubt as to whether the person actually drove with a breath or blood alcohol level of 0.08% or greater. Another issue is that the BrAC is typically tested several hours after the time of driving. Some jurisdictions, such as the State of Washington, allow the use of breath analyzer test results without regard as to how much time passed between operation of the vehicle and the time the test was administered, or within a certain number of hours of testing. Other jurisdictions use retrograde extrapolation to estimate the BAC or BrAC at the time of driving. One exception to criminal prosecution is the state of Wisconsin, where a first time drunk driving offense is normally a civil ordinance violation.

Уровень дыхания

Международного консенсуса относительно нормативного соотношения содержания алкоголя в крови и выдыхаемом воздухе не существует, оно варьируется от 2000:1 (большинство стран Европы) до 2100:1 (США) и 2300:1 (Великобритания). В США соотношение 2100:1 было установлено на основании исследований, проведенных в 1930-1950-х годах, а отчет Национального совета по безопасности 1952 года закрепил значение 2100:1. Национальный совет по безопасности признал, что более поздние исследования показывают, что фактическое соотношение, вероятно, выше 2100:1 и ближе к 2300:1, однако считает, что эта разница не имеет существенного практического значения для правоохранительных органов. Использование более низкого коэффициента 2100:1 является консервативным подходом и может быть только в пользу водителя. В первые годы диапазон порогового значения BrAC в США значительно различался между штатами. Впоследствии штаты приняли единый уровень BrAC в 0,08% в соответствии с федеральными рекомендациями. Утверждается, что федеральное правительство обеспечивает соблюдение этих рекомендаций, привязывая финансирование дорожной безопасности к соответствию федеральным требованиям по определенным вопросам, например, гарантируя установление возраста 21 года в качестве законного возраста для употребления алкоголя во всех 50 штатах. Полиция штата Виктория (Австралия) использует алкотестеры с признанной погрешностью в 20%. Ноэль Эшби, бывший помощник комиссара полиции Виктории (по транспорту и дорожному движению), утверждает, что эта погрешность учитывает различия в типах телосложения.

Предварительные анализы дыхания

В предварительном анализе дыхания или предварительном скрининговом анализе на алкоголь используются небольшие ручные анализаторы дыхания (ручные анализаторы дыхания). (Термины "предварительное дыхательное тестирование" ("ПДТ") и "предварительное скрининговое тестирование на алкоголь" относятся к тем же устройствам и функциям.) Они, как правило, основаны на электрохимическом анализе платиновых топливных элементов. Эти устройства похожи на некоторые доказательные алкотестеры, но обычно не калибруются достаточно часто для доказательных целей. Испытательный прибор обычно дает числовые показания содержания алкоголя в крови (BAC), но его основное использование - для скрининга. В некоторых случаях устройство даже имеет признаки "прошлое/непрошлое". Например, в Канаде устройства ПСТ, называемые "устройствами скрининга алкоголя", настроены так, что от 0 до 49 мг% они показывают цифры, от 50 до 99 мг% они показывают слово "предупреждение", а от 100 мг% и выше - "неудача". Эти предварительные тесты на дыхание иногда классифицируются как часть теста трезвости на местах, хотя они не являются частью серии тестов на производительность, обычно связанных с тестами трезвости на местах (FST) или стандартными тестами трезвости на местах (SFST). В Канаде предварительное недоказательное устройство скрининга может быть одобрено парламентом как одобренное устройство скрининга. Чтобы потребовать от человека предъявить образец алкогольного спирта, у офицера должно быть "обоснованное подозрение", что человек ехал с более чем 80 мг алкоголя на 100 мл крови. Запрос должен быть в течение трех часов езды. Любой водитель, который откажется, может быть обвинен в соответствии с § 254 Национальное управление безопасности дорожного движения США поддерживает список соответствующих продуктов устройств для дыхания алкоголем, одобренных для предварительного скрининга. В Соединенных Штатах основное применение предварительного дыхательного теста (PBT) заключается в установлении вероятной причины ареста. Во всех штатах есть законы о согласии, что означает, что, подавая заявление на получение водительских прав, водители соглашаются сдать доказательный химический тест (кровь, дыхание или моча) после ареста за вождение в нетрезвом виде. Но в законе США арест и последующий тест могут быть признаны недействительными, если будет установлено, что арест не имел вероятной причины. В ПБТ устанавливается исходный уровень алкоголя, который полицейский может использовать для оправдания ареста. Результат ПБТ обычно не принимается в суд, за исключением установления вероятной причины, хотя некоторые штаты, такие как Айдахо, разрешают представлять в качестве доказательств в суде данные или "считывания" с ручных предварительных дыхательных тестеров или предварительных скрининговых приборов для алкоголизма. В таких штатах, как Флорида и Колорадо, нет наказаний за отказ от ПБТ. Полиция не обязана сообщать подозреваемому, что участие в FST, PBT или других процедурах до ареста является добровольным. Напротив, формальные доказательные тесты, сделанные в соответствии с требованиями по подразумеваемому согласию, считаются обязательными. но не считается отказом в соответствии с общим законом "подразумеваемого согласия". В некоторых штатах государство может представить доказательства отказа сдать тест на трезвость в суде, хотя это имеет сомнительную доказательную ценность в судебном преследовании за вождение в нетрезвом виде. Во многих штатах для водителей, находящихся под испытательным сроком за вождение в нетрезвом виде, действуют различные требования, в этом случае участие в предварительном тесте дыхания может быть условием испытательного срока, а для коммерческих водителей - требованиями "скрининга наркотиков". В некоторых штатах США, в частности в Калифорнии, есть законы, предусматривающие наказание за отказ от предварительного теста на дыхание для водителей в возрасте до 21 года; однако конституционность этих законов не была проверена. (В практическом плане большинство уголовных адвокатов советуют подозреваемым, которые отказываются от предварительного анализа на дыхание или предварительного анализа на алкоголь, не вступать в дискуссию или "оправдывать" отказ полиции.)

The preliminary breath test or preliminary alcohol screening test uses small hand held breath analyzers (hand held breathalyzers). (The terms "preliminary breath test" ("PBT") and "preliminary alcohol screening test" reference the same devices and functions.) They are generally based on electrochemical platinum fuel cell analysis. These units are similar to some evidentiary breathalyzers, but typically are not calibrated frequently enough for evidentiary purposes. The test device typically provides numerical blood alcohol content (BAC) readings, but its primary use is for screening. In some cases, the device even has "pass/fail" indicia. For example, in Canada, PST devices, called "alcohol screening devices" are set so that, from 0 to 49 mg% it shows digits, from 50 to 99 mg% it shows the word "warn" and 100 mg% and above it shows "fail". These preliminary breath tests are sometimes categorised as part of field sobriety testing, although it is not part of the series of performance tests generally associated with field sobriety tests (FSTs) or standard field sobriety tests (SFSTs). In Canada, a preliminary non evidentiary screening device can be approved by Parliament as an approved screening device. In order to demand a person produce a breathalyzer sample an officer must have "reasonable suspicion" that the person drove with more than 80 mg alcohol per 100 mL of blood. The demand must be within three hours of driving. Any driver that refuses can be charged under s.254

The US National Highway Traffic Safety Administration maintains a Conforming Products List of breath alcohol devices approved for preliminary screening use. In the United States, the main use of the preliminary breath test (PBT) is to establish probable cause for arrest. All states have implied consent laws, which means that by applying for a driver's license, drivers are agreeing to take an evidentiary chemical test (blood, breath, or urine) after being arrested for a DUI. But in US law, the arrest and subsequent test may be invalidated if it is found that the arrest lacked probable cause. The PBT establishes a baseline alcohol level that the police officer may use to justify the arrest. The result of the PBT is not generally admissible in court, except to establish probable cause, although some states, such as Idaho, permit data or "readings" from hand held preliminary breath testers or preliminary alcohol screeners to be presented as evidence in court. In states such as Florida and Colorado, there are no penalties for refusing a PBT. Police are not obliged to advise the suspect that participation in a FST, PBT, or other pre arrest procedures is voluntary. In contrast, formal evidentiary tests given under implied consent requirements are considered mandatory. but is not considered to be a refusal under the general "implied consent" law. In some states, the state may present evidence of refusal to take a field sobriety test in court, although this is of questionable probative value in a drunk driving prosecution. Different requirements apply in many states to drivers under DUI probation, in which case participation in a preliminary breath test may be a condition of probation, and for commercial drivers under "drug screening" requirements. Some US states, notably California, have statutes on the books penalizing preliminary breath test refusal for drivers under 21; however the Constitutionality of those statutes has not been tested. (As a practical matter, most criminal lawyers advise suspects who refuse a preliminary breath test or preliminary alcohol screening to not engage in discussion or "justifying" the refusal with the police.)

Доказательная дыхательная проверка

В Канаде прибор для определения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе может быть признан утвержденным в качестве вещественного доказательства. Национальная администрация безопасности дорожного движения США ведет Список соответствия приборов для определения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, одобренных для использования в качестве вещественных доказательств. Инфракрасные приборы также известны как "приборы для определения содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе, используемые в качестве вещественных доказательств" и, как правило, выдают результаты, допустимые в суде.

Пьянство после вождения

Общепринятая защита в отношении обвинения в вождении с нарушениями (при соответствующих обстоятельствах) заключается в том, что потребление алкоголя произошло после вождения. Типичная ситуация, когда это происходит, это когда водитель употребляет алкоголь после дорожно-транспортного происшествия, в качестве оправдательного оправдания. Это тесно связано с интоксикацией в абсорбционной стадии (или болюсным употреблением алкоголя), за исключением того, что потребление алкоголя также происходило после вождения. Эта защита может быть преодолена ретроградной экстраполяцией (инфра), но усложняет преследование. В то время как юрисдикции, которые признают абсорбционную стадию опьянения в качестве защиты, также будут принимать защиту потребления после вождения, некоторые юрисдикции наказывают после вождения. В то время как законы, касающиеся потребления алкоголя до (или во время) вождения, обычно являются самостоятельными, большинство уставов, направленных на потребление после вождения, позволяют защищать обстоятельства, связанные с деятельностью, не связанной с алкоголем. В Канаде незаконно превышать пределы вождения в состоянии алкогольного опьянения в течение 3 часов после вождения (CDN DOJ дает 2 часа); однако новый закон позволяет защищать "пить после вождения" в ситуации, когда водитель не имеет оснований ожидать требования полиции о тестировании дыхания. Южная Африка более прямолинейная, с отдельным штрафом, применяемым для потребления "После несчастного случая", пока не будет сообщено в полицию и, если это требуется, не будет проведено медицинское обследование.

Ретроградная экстраполяция

Анализ выдыхаемого воздуха обычно проводится в полицейском участке, как правило, через час или более после задержания. Хотя это определяет содержание алкоголя в выдыхаемом воздухе на момент проведения теста, это само по себе не позволяет установить его уровень на момент управления транспортным средством. Обвинение обычно представляет оценку содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе на момент вождения, полученную методом ретроградной экстраполяции, представленную в виде заключения эксперта. Этот метод предполагает расчет уровня содержания алкоголя в выдыхаемом воздухе на момент вождения путем применения физиологических свойств скорости всасывания и выведения алкоголя из организма человека. Экстраполяция рассчитывается на основе пяти факторов и общей скорости выведения алкоголя, равной 0,015 в час.

Потребительское использование

Общедоступные алкотестеры становятся способом для потребителей самостоятельно проверять уровень алкоголя в организме непосредственно в местах его употребления. Их используют в пабах, барах, ресторанах, благотворительных организациях, на свадьбах и всех видах мероприятий, проводимых по лицензии. В связи с повышенным риском передачи коронавируса при проведении тестов на алкоголь, их использование было временно приостановлено в Швеции.

Датчики для дыхательного анализа

Фотовольтаический анализ. Фотовольтаический анализ, используемый только в устаревшем фотоэлектрическом интоксиметре, представляет собой метод анализа выдыхаемого воздуха, который сегодня встречается крайне редко. Процесс основан на использовании фотоэлементов для анализа изменения цвета окислительно-восстановительной реакции. Образец выдыхаемого воздуха пропускается через водный раствор серной кислоты, дихромата калия и нитрата серебра. Нитрат серебра выступает в роли катализатора, обеспечивая окисление алкоголя с заметной скоростью. Необходимые для реакции кислые условия могут также создаваться серной кислотой. В растворе этанол реагирует с дихроматом калия, восстанавливая ион дихромата до иона хрома(III). Это восстановление приводит к изменению цвета раствора с красно-оранжевого на зеленый. Реакционный раствор сравнивается с контрольным образцом нереакционного раствора с помощью фотоэлемента, который генерирует электрический ток, пропорциональный степени изменения цвета; этот ток перемещает стрелку, указывающую на содержание алкоголя в крови. Как и другие методы, приборы для анализа выдыхаемого воздуха, использующие химический анализ, подвержены выдаче ложных результатов. Соединения, имеющие состав, схожий с этанолом, например, также могут выступать в качестве восстановителей, вызывая необходимое изменение цвета и указывая на повышенное содержание алкоголя в крови. Инфракрасная спектроскопия. Инфракрасные алкотестеры обеспечивают высокую специфичность в отношении этанола. Как правило, стационарные приборы для анализа выдыхаемого воздуха в полицейских участках работают по принципу инфракрасной спектроскопии. Топливные элементы. Газовые датчики на топливных элементах основаны на окислении этанола до ацетальдегида на электроде. Создаваемый ток пропорционален количеству присутствующего алкоголя. Эти датчики очень стабильны и обычно требуют калибровки каждые 6 месяцев, и именно они чаще всего используются в портативных приборах для тестирования выдыхаемого воздуха. Полупроводники. Полупроводниковые газовые датчики основаны на увеличении проводимости слоя оксида олова в присутствии восстановительного газа, такого как пары этанола. Они применяются в недорогих алкотестерах, но их стабильность ниже, чем у приборов на топливных элементах.

Photovoltaic assay The photovoltaic assay, used only in the dated photoelectric intoximeter, is a form of breath testing rarely encountered today. The process works by using photocells to analyze the color change of a redox (oxidation reduction) reaction. A breath sample is bubbled through an aqueous solution of sulfuric acid, potassium dichromate, and silver nitrate. The silver nitrate acts as a catalyst, allowing the alcohol to be oxidized at an appreciable rate. The requisite acidic condition needed for the reaction might also be provided by the sulfuric acid. In solution, ethanol reacts with the potassium dichromate, reducing the dichromate ion to the chromium (III) ion. This reduction results in a change of the solution's color from red orange to green. The reacted solution is compared to a vial of non reacted solution by a photocell, which creates an electric current proportional to the degree of the color change; this current moves the needle that indicates BAC. Like other methods, breath testing devices using chemical analysis are prone to false readings. Compounds that have compositions similar to ethanol, for example, could also act as reducing agents, creating the necessary color change to indicate increased BAC. Infrared spectroscopy Infrared breathalyzers allow a high degree of specificity for ethanol. Typically evidential breath alcohol instruments in police stations will work on the principle of infrared spectroscopy. Fuel cell Fuel cell gas sensors are based on the oxidation of ethanol to acetaldehyde on an electrode. The current produced is proportional to the amount of alcohol present. These sensors are very stable, typically requiring calibration every 6 months, and are the type of sensor usually found in roadside breath testing devices. Semiconductor Semiconductor gas sensors are based on the increase in conductance of a tin oxide layer in the presence of a reducing gas such as vaporized ethanol. They are found in inexpensive breathalyzers and their stability is not as reliable as fuel cell instruments.