Puste, wer solle

Jahrzehntelanger
Fortschritt: 1953
kam der erste
Dräger Alcotest
mit Prüfröhrchen
auf den Markt.
Heute sind schnelle und präzise
Messgeräte Stand
der Technik, die
mit elektrochemischen Sensoren
arbeiten
Puste, wer solle
Alkohol im Straßenverkehr ist gefährlich. Jahrzehntelang fehlte ein Messverfahren, um den
GRAD DER INTOXIKATION schnell und sicher zu bestimmen. 1953 setzte Dräger mit dem „Alcotest“Röhrchen Maßstäbe. Heute werden Atemalkoholmessungen sogar vor Gericht anerkannt.
P
usten, ablesen, fertig: Als Dräger
1953 das Alcotest-Röhrchen auf
den Markt bringt, lässt sich erstmals mit einem einfachen Atemtest feststellen, ob ein Kraftfahrer unter Einfluss
von Alkohol steht. Durch die kontinuierliche Forschung zur Atemalkoholmessung hat das Lübecker Unternehmen
seither verschiedene andere Methoden
auf dem Markt etabliert, die auf elektronischen Sensorsystemen basieren – bis
hin zum gerichtsverwertbaren Messer-
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gebnis, um etwa in Deutschland eine
Ordnungswidrigkeit nach Paragraf 24a
Straßenverkehrsgesetz zu belegen. „Hierfür besitzt derzeit ausschließlich das Dräger Alcotest 7110 Evidential MK III eine
Bauartzulassung durch die PhysikalischTechnische Bundesanstalt“, sagt Dr. Jürgen Sohège, Produktmanager bei Dräger.
Dahingegen dient der erste Alcotest
mit Dräger-Röhrchen (und Volumenkontrolle durch einen Folienbeutel) bis heute
vor allem als Vortest, um bei Verkehrskon-
trollen festzustellen, ob eine Intoxikation vorliegt. In den Röhrchen befinden
sich Schwefelsäure und gelbes Kaliumdichromat. Diese Grundstoffe reagieren
zu Acetaldehyd und dreiwertigem grünem
Chrom, wenn beim Test der Trinkalkohol
Ethanol mit der ausgeatmeten Luft durch
das Röhrchen strömt. An der Intensität
und Ausdehnung der Verfärbung lässt sich
die Ethanolkonzentration ablesen. Wenn
der Vortest eine Ordnungswidrigkeit oder
Straftat (absolute Fahruntüchtigkeit am
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Steuer) erwarten lässt, wird eine weitere
Bestätigungsanalyse angefordert.
Die Entwicklung des Röhrchens ist
ein klassisches Beispiel für weitsichtigen Wissenstransfer aus einer anderen
Anwendung. Denn das Know-how stammt
aus der Gasmesstechnik, in der Dräger
seit den 1930er-Jahren weltweit Maßstäbe setzt, sagt der promovierte Elektrochemiker Sohège. Die Idee zu dem neuen
Nachweisverfahren hatten die DrägerInge nieure am Morgen nach einer
Betriebsfeier. Das Messverfahren kam
zur rechten Zeit, denn mit der Massenmotorisierung stieg nach dem Zweiten
Weltkrieg auch die Zahl der unter Alkoholeinfluss verursachten Verkehrsunfälle
drastisch. Das spiegelt sich in der Rechtsprechung wider. So wird ebenfalls 1953
für die Bundesrepublik Deutschland eine
Blutalkoholkonzentration von 1,5 Promil-
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le als Grenzwert für die absolute Fahruntüchtigkeit festgelegt. Ähnliche Grenzwerte etablierten sich auch andernorts.
Das Problem des Fahrens unter Alkoholeinfluss ist international – ebenso wie
der Markt für Drägers Alcotest. In vielen
Ländern wird der Name zum Synonym für
Alkoholnachweisverfahren.
Von Intoxikation und
Dampfmaschinen
Das Problem mit Alkoholsündern im Straßenverkehr ist Mitte des 20. Jahrhunderts nicht neu, und es hängt auch nicht
ursächlich mit dem Automobilverkehr
zusammen. So ist das Automobil noch
gar nicht erfunden, als das britische Parlament Alkohol am Steuer erstmals unter
Strafe stellt. 1872 wird in Westminster
ein „Licensing Act“ verabschiedet, mit
dem die Gefährdung der Allgemeinheit
durch alkoholisierte Fahrzeugführer
eingedämmt werden soll. Bis das erste
Exemplar des 1886 von Daimler und Benz
erfundenen Motorwagens nach England
kommt, dauert es zwar noch bis ins Jahr
1894, doch schon um 1870 gibt der dichte
Verkehr im industrialisierten Großbritannien Anlass genug für ein Verbot, „betrunken auf einer Straße oder im öffentlichen
Raum ein Fuhrwerk, ein Pferd, Rind oder
eine Dampfmaschine zu führen“. Durchschlagenden Erfolg hat der „Licensing
Act“ von 1872 nicht. Das Problem begleitet seither die Mobilitätsgeschichte und
wird überall auf der Welt durch Verbote, Kontrollen und Prävention bekämpft.
Aber was genau heißt eigentlich
„betrunken“? Bis in die Mitte des 20.
Jahrhunderts fehlt den Ordnungshütern ein schnelles und zuverlässiges Verfahren, um bei einer Verkehrskontrolle >
15
1938
1953
1953
Das amerikanische „Drunkometer“ arbeitet mit Der Klassiker: Drägers
einem nasschemischen Nachweisverfahren
Alcotest-Prüfröhrchen
Seit den 1920er- und
1930er-Jahren ist
der Zusammenhang
von Blut- und Atemalkoholgehalt belegt
Borkenstein (links) und
sein „Breathalyzer“
des Alkohols mit der Exspirationsluft“).
Liljestrand und Linde belegen den Zusammenhang zwischen Exspirationsluft und
Blutalkoholkonzentration. Sie gehen noch
davon aus, dass der Grund ausschließlich
im Gasaustausch zwischen Luft und Blut
in der Lunge liegt. Später wird jedoch
die Diffusion von Alkohol im gesamten
Atemtrakt als Basis für das Verhältnis von
BAC und der Atemalkoholkonzentration
(Breath Alcohol Content, BrAC) erkannt.
Dräger-Röhrchen bieten
ersten Schnelltest
> den Grad der Intoxikation eines Fahrers
bestimmen zu können. Die tatsächliche
Einschränkung des Reaktionsvermögens
durch die Wirkung von Alkohol ist nur
schwer zu messen, stattdessen kann die
Blutalkoholkonzentration (Blood Alcohol
Content, BAC) oder die Alkoholmenge im
Urin bestimmt werden. Doch bei alltäglichen Verkehrskontrollen lassen sich diese
mitunter aufwendigen Verfahren kaum in
großem Maßstab durchführen.
„In den 1920er- und 1930er-Jahren
wurde dann wissenschaftlich belegt,
dass sich die Blutalkoholkonzentration
über den Atem bestimmen lässt“, sagt
Dr. Sohège. Der amerikanische Arzt Emil
Bogen schlägt 1927 vor, die exspiratorische Atmung zum Nachweis der BAC zu
nutzen. Als maßgeblich gelten die Studien
der schwedischen Pharmakologen Göran
Liljestrand und Paul Linde, die sie 1930
veröffentlichen („Über die Ausscheidung
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1978
Die schwedischen Wissenschaftler
schlussfolgern, dass „zwei Liter Ausatemluft (bei 34 Grad Celsius) etwa so
viel Alkohol enthalten wie ein Kubikzentimeter Blut“. Als durchschnittliches Verhältnis der gemessenen Werte von Blutund Atemalkoholkonzentration (Blood
Breath Ratio, BBR) wird in den meisten
Ländern der Faktor 2.100 verwendet. Weil
die Streubreite der BBR abhängig von verschiedenen Rahmenbedingungen aber
zwischen 2.000 und 2.300 liegt, ist eine
direkte Konvertierung von gemessenen
Werten in die jeweils andere Einheit bei
einem gerichtsverwertbaren Test nicht
üblich. Vielmehr haben sich eigenständige Grenzwerte für Atem- und Blutalkoholtests etabliert, die unabhängig voneinander gelten. So heißt es in Deutschland
im Paragraf 24a des Straßenverkehrsgesetzes: „Ordnungswidrig handelt, wer im
Straßenverkehr ein Kraftfahrzeug führt,
obwohl er 0,25 mg/l oder mehr Alkohol in
der Atemluft oder 0,5 Promille oder mehr
Alkohol im Blut oder eine Alkoholmenge
im Körper hat, die zu einer solchen Atem-
Prototyp „Alcytron“: erstes Messgerät mit infrarot-optischem Sensor
oder Blutalkoholkonzentration führt.“
Die BAC wird in den meisten Ländern in
Milligramm Ethanol je Kilogramm Blut
oder je Liter Blut angegeben („Promille“), die BrAC in Milligramm Ethanol je
Liter ausgeatmeter Luft.
Der erste Ansatz, die Erkenntnisse über den Zusammenhang von BAC
und BrAC für die Kontrolle von Verkehrsteilnehmern zu nutzen, ist das 1938 in
den USA von Rolla N. Harger entwickelte „Drunkometer“, das mit einem nasschemischen Verfahren arbeitet. „Das
war eher ein transportables Chemielabor als ein mobiles Testgerät“, sagt
Dr. Sohège. Als Dräger seine AlcotestRöhrchen 1953 auf den Markt bringt, folgt
in Nordamerika der von Robert F. Borkenstein entwickelte „Breathalyzer“, der
die BrAC mit einer chemischen Reaktion
misst, die elektrisch ausgewertet wird.
Später übernimmt Dräger Herstellung
und Vertrieb des Breathalyzers.
Doch die Dräger-Röhrchen sind der
erste Alkoholtest, der regelmäßig operativ im Straßenverkehr eingesetzt wird, um
eine objektive Einschätzung der BrAC zu
erhalten. „Polizei und Verkehrsbehörden
wissen seit den 1950er-Jahren, dass für
eine zuverlässige Prävention eine möglichst schnelle Messung vor Ort notwendig ist“, sagt Dr. Sohège. Entsprechend
schnell setzen sich die Teströhrchen
durch. Und sie werden nicht nur von den
Ordnungshütern akzeptiert, sondern
wegen der gut nachvollziehbaren Anzeige auch von den kontrollierten Kraftfahrern. Neben Deutschland gehören Großbritannien, Schweden und Australien zu
den Märkten der ersten Stunde.
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1980
Dräger übernahm von Smith & Wesson
die Produktion des „Breathalyzer“
Auf diesem Erfolg ruht man sich in
Lübeck aber nicht aus. Denn die DrägerExperten wissen, dass die Ansprüche an
die Alkoholanalytik kontinuierlich steigen. „Es gab bald eine Forderung nach
schnelleren, genaueren – und damit auch
gerichtsverwertbaren – Ergebnissen“, sagt
Dr. Sohège. Aus kriminologischer Sicht sei
der Atemtest sowieso das direktere Verfahren. Denn der von der Diffusion aus arteriellem Blut abhängige Atemalkohol gibt
die Konzentration des auf die Arterien des
Gehirns wirkenden Alkohols direkter wieder als der Blutalkohol, der aus venösem
Vollblut oder dessen Serum mit Verfahren
wie der Gaschromatografie oder Alkoholdehydrogenase bestimmt wird.
INFRAROT-OPTISCHER SENSOR
Schematisches Messprinzip
Lampe
Fenster
Fenster
Spektrallinien Gas
Interferenzfilter
Detektor
Infrarotspektrum
Die Messtechnik der Zukunft
basiert auf Elektronik
Messsystem
Kolben
Elektrochemischer Sensor
Elektro-Pumpenmotor
Probenahme-Kammer
Infrarot oder elektrochemischer Sensor: Die beiden gängigen Messverfahren
zur Bestimmung der Atemalkoholkonzentration beruhen auf unterschiedlichen
Prinzipien. Während der infrarot-optische Sensor die Absorption von Licht
durch Ethanol misst, entsteht das Signal des elektrochemischen Sensors durch
die Oxidation der Moleküle an einer Katalysatorschicht
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FOTOS: DRÄGERWERK AG & CO. KGAA, CORBIS (1), INDIANA UNIVERSIT Y (1)
ELEKTROCHEMISCHER SENSOR
Die neuen Geräte für den Atemalkoholtest, die Dräger in den 1970er- und
1980er-Jahren entwickelt, arbeiten mit
elektrischen und elektronischen Systemen. „Bei der Entwicklung dieser neuen Technik nutzen wir konsequent die
Möglichkeiten, die miniaturisierte Sensoren der jeweils aktuellen Generation
bieten“, sagt Dr. Sohège. Technische
Impulse kommen dabei wieder aus dem
Bereich der Messung gefährlicher Gase.
Wohin der Weg geht, zeigt Dräger
bereits 1978 mit dem „Alcytron“, einem
Prototyp mit infrarot-optischem Sensor. Bei diesem Verfahren sendet eine
Lichtquelle infrarote Strahlung einer
bestimmten Wellenlänge aus, die durch
eine Messkammer geleitet und anschließend von einer Fotozelle gemessen wird.
Befindet sich das zu detektierende Gas >
17
1982
1988
Alcotest 7010 mit infrarotoptischem Sensor
Elektrochemischer Sensor:
Alcotest 7410
Moderne Elektrotechnik ist der Schlüssel
zur gerichtsverwertbaren Messung
von Atemalkohol
> in der Kammer, absorbiert es einen Teil
der Strahlung, was die Signalstärke der
Fotozelle reduziert. Daraus lässt sich die
Gaskonzentration errechnen. Vier Jahre
später kommt der Alcotest 7010 auf den
Markt, der ausschließlich stationär eingesetzt wird.
Parallel zur Infrarottechnik führt Dräger einen Halbleitersensor auf Basis von
Zinndioxid ein. Mit dieser Messzelle wird
der mobile Alcotest 7310 ausgerüstet, der
1980 auf den Markt kommt. Nun lässt
sich bei Kontrollen der gemessene Wert
wenige Sekunden nach der Probenahme
von der digitalen Anzeige ablesen. Bald
setzen elektrochemische Sensoren neue
Maßstäbe für schnelle und exakte BrACKontrollen. In diesen Geräten wird die
Messkammer mit einem genau definierten Luftvolumen beschickt. In der Kammer oxidiert das in der Luft enthaltene
Ethanol elektrochemisch an der kataly-
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1998
2003
Gerichtsverwertbare Messung mit
dem Alcotest 7110 Evidential
tisch wirksamen Schicht der Messelektrode und erzeugt dabei einen Strom, der
als Signal für die Berechnung des Messwerts dient. Dieser elektrochemische Sensor reagiert sehr spezifisch auf Alkohol,
sodass ebenfalls in der Atemluft vorkommende Ketone wie Aceton das Ergebnis
nicht verfälschen können. Seine Premiere erlebt der Sensor 1988 im Alcotest 7410.
Mit elektrochemischem Sensor und
Infrarottechnik hat Dräger um 1990 die
beiden Verfahren etabliert, die in den
kommenden Jahren den Grundstein für
eine Innovationsgeschichte legen. Aus
dem ersten Alcotest 7410 entwickelt man
eine ganze Familie von Geräten bis hin
zum 7410 Plus com mit digitaler Volltextanzeige und elektronischem Datenaustausch. „Die in der jeweiligen Landessprache ausgegebenen Ergebnisse machen
die Messung für alle Beteiligten intuitiv
nachvollziehbar“, sagt Dr. Jürgen Sohège.
Längst sind Messgeräte mit elektrochemischem Sensor Standard für Vortests geworden. In Deutschland hat heute so gut wie
jeder Streifenwagen der Polizei ein elektronisches Alkoholmessgerät an Bord. Den
aktuellen Stand der Dräger-Vortestgeräte
markieren der 2004 vorgestellte Alcotest
6510, der Alcotest 6810 (aus dem Jahr
2005) sowie der Alcotest 7510 (2008).
Aber auch mit der Infrarottechnik
geht es voran: 1985 erscheint der Dräger Alcotest 7110 mit einem besonders
selektiv auf Alkohol ansprechenden Infrarotsensor. Die dritte Generation dieses
Geräts (1994) bietet auf Wunsch die Kombination mit einem elektrochemischen
Sensor. Dieses Doppelsensorsystem wird
vier Jahre später im Alcotest 7110 Eviden-
Atemalkoholbasierte
Wegfahrsperre: Interlock
tial zur Serienausstattung und schafft die
Basis für eine gerichtsverwertbare Atemalkoholkontrolle. „Das ist ein absoluter
Meilenstein, denn das Gerät liefert durch
seine redundante Auslegung besonders
sichere Ergebnisse, die in ihrer Evidenz
der Blutprobe gleichgestellt werden“, sagt
Dr. Sohège. Die Leistungsfähigkeit der
Technik bestätigt die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), die den Alcotest
7110 Evidential MK III als erstes Atemalkoholmessgerät mit gerichtsverwertbaren Ergebnissen zulässt. Mit einem ähnlichen Doppelsensorsystem arbeitet auch
das 2007 vorgestellte Evidential-Messgerät Alcotest 9510, das gleichermaßen stationär wie mobil eingesetzt werden kann.
Paradigmenwechsel in der
Messstrategie
Nach der Präsentation der ersten AlcotestRöhrchen im Jahre 1953 arbeitet man
heute an Geräten mit weiter optimierten Reaktionszeiten für umfangreiche
und hochfrequente Verkehrsprüfungen.
„Das ist weltweit ein Trend für die nahe
Zukunft“, sagt Dräger-Produktmanager Sohège. Außerdem soll die optische
Filtertechnik weiter verbessert werden,
um noch genauere Infrarotsensoren zu
erhalten. Eine ganz neue Option könnten künftig transdermale Messungen
sein, bei denen die Alkoholkonzentration des Bluts durch die Haut festgestellt
wird (siehe auch S. 20–21). Die entsprechende Technik bietet im Gegensatz zum
Atemtest und gegenüber der Blutprobe
den Vorteil einer komplett kooperationsfreien Messung. Davon würden auch Alkoholtestgeräte profitieren, die in Szenari-
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2007
Mit Touchscreen: EvidentialMessgerät Alcotest 9510
WIE SICH ALKOHOL IM KÖRPER MESSEN LÄSST
Alkohol im MagenDarm-Trakt
Blut / Herz
Kapillarblut in den
Lungenbläschen
Herz
Arterien der Arme
Venen der Arme
1 x Entnahme von
venösem Vollblut
Arterien des
Gehirns
Lungenluft
(Henry-Gesetz)
2 x Entnahme einer
Atemprobe mit Lungenluft
Jeweils direkte AlkoholKonzentrationsbestimmung (mg/l) in Lungenluft (Gaskonzentration)
Transport
Abtrennung der festen
Bestandteile
Blutserum
Direkter Vergleich mit Grenzwert
Rückrechnung von
Blutserum auf Vollblut (‰)
mit mittlerem Divisor 1,2
Vergleich mit Grenzwert
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Beim Trinken geht Alkohol in verschiedene Teile des Körpers über – beispielsweise Blut, Atemluft, Urin und Schweiß.
Die Grafik zeigt generell die Bestimmung
des maßgeblichen Alkoholwerts aus
dem Blut (links) sowie der Atemluft
FOTOS: DRÄGERWERK AG & CO. KGAA
4 x Alkohol-Konzentrationsbestimmung (‰) im
Blutserum (Flüssigkeitskonzentration)
en abseits des Straßenverkehrs eingesetzt
werden – etwa in der Notfallmedizin, um
Patienten auf Alkoholeinfluss zu untersuchen (siehe auch S. 56–57).
Doch die Experten für Alkoholmessung denken über die Verbesserung bestehender Lösungen hinaus. Dabei geht es
um einen Paradigmenwechsel – weg von
der nachträglichen Kontrolle hin zur
präventiven Messung, um das Bedienen
von Fahrzeugen oder kritischen Anlagen unter Alkoholeinfluss zu unterbinden. Dazu dient das Dräger Interlock XT.
Es wird in Transportmitteln wie Bussen,
Taxen und Lokomotiven eingebaut, um
den Passagieren mehr Sicherheit zu bieten. Aber auch in Personenwagen, deren
Fahrer durch Alkohol am Steuer auffällig geworden sind, kommen Alkohol-Interlocks zum Einsatz, um den Fahrern so
die erneute Teilnahme am Straßenverkehr unter strengen Auflagen zu ermöglichen (siehe auch S. 46–49). Das erste
Dräger Interlock, das die Zündung erst
nach einer negativ verlaufenen Atemkontrolle freigibt, kam 1994 auf den Markt.
Ob Verkehrskontrolle, Alkohol-Interlock oder Langzeitüberwachung, ob elektrochemischer Sensor oder Infrarottechnik
– jede neue Generation der Alkoholtestgeräte von Dräger setzt neue Schwerpunkte in einem Markt, der mehr Sicherheit
ins Leben bringt. Dafür steht der Dräger
Alcotest seit 1953, als die ersten Autofahrer
eine Atemprobe in das Dräger-Röhrchen
mit Messbeutel abgaben. Peter Thomas
Information:
Präzise Alkoholmessungen
mit Dräger-Geräten
www.draeger.com/392/diagnostik
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