關於酒測的機器

Question

路邊警察臨檢...他們拿的酒測機器的原理是啥啊?

Answer 1

飲用含有酒精的飲料後，約20％的酒精量由胃吸收，80％由小腸與大腸吸收，數分鐘後即分佈在血液中。經由肝臟的脫氫酵素（dehydrogenase）催化代謝，約95％的酒精會先變成乙醛，再氧化成醋酸，最後氧化形成二氧化碳與水，其餘約5％則由糞便、尿液、呼氣、皮膚汗液與唾液排出。想要測量人體內酒精的殘量，可由血液、尿液、唾液與呼氣進行測量，但因執法上不易採取血液、尿液、汗液、唾液檢體，因此較可行的方法是以呼氣酒精濃度（BrAC ）換算血液中酒精濃度（BAC）來檢測。

呼氣酒精濃度測量的原理，是基於血液中的酒精會遵循亨利定律（Henry’s Law）而自由擴散於肺部中，所謂亨利定律是氣體在液體中的溶解度與氣體在氣相中的分壓成正比，因此在定溫定壓下，血液中的酒精濃度與肺部呼出的氣體酒精濃度會有一定的比例。目前公認BAC與BrAC的比例為2100：1，換言之，2100毫升呼氣中酒精含量，約等於1毫升血液中酒精含量。

呼氣中酒精濃度的檢驗方法可分為三類，第一類依物理原理，可分為「紅外線吸收光譜法」與「導電度法」。前者是利用酒精會吸收特定波長的紅外線，進行酒精的定性與定量分析。此外，為防止存在呼氣中的各種潛在干擾物，造成偽陽性增多的量測數值，特別是呼氣中的丙酮（breath-acetone），正常健康的人所排出的丙酮量相當低，不至於造量測上的干擾。但遇上未經治療的糖尿病患者、禁食或以低醣食物節食者，可能出現血液與呼氣中的異常高丙酮量，其他潛在干擾物質包括短時間內吸入甲苯、汽油、黏膠或丁浣等工業溶劑，紅外線光譜儀通常會裝置多片（3-5片）的濾色鏡將干擾波峰濾除。而導電度法是利用氣態酒精吸附在加熱的N型半導體感測器上時，會改變其導電度的特性，由增加的導電度量可推算出呼氣中的酒精濃度。

第二類方法是依據層析原理，將呼氣的檢體先通過分離管柱，把酒精與其他醇類、醛類與酮類化合物分離開來，以避免干擾，再以熱傳導偵測器或火焰離子化偵測器進行偵測。

第三類方法則依據化學原理，又分為「濕化學法」與「電化學法」。濕化學法是利用重鉻酸鉀（K2Cr2O7）、高錳酸鉀（KMnO4）或五氧化二碘（I2O5）做為氧化劑，在將酒精氧化成醋酸的過程中，氧化劑本身的顏色會產生變化（重鉻酸鉀由橘紅變為綠，高錳酸鉀由紫紅變為棕，五氧化二碘由無色變為藍），再利用光度計測量其變化量，變化量與呼氣中的酒精含量會成正比。電化學法是利用酒精通過燃料電池時，經電化學作用而進行氧化反應，在生成醋酸時釋放兩個電子而產生電流，電流量會與呼氣中的酒精含量成正比。

1954年由柏根斯坦（R. F. Brokenstein）所改良研發的呼氣酒精量測儀（Breathalyzer），具有更多功能、容易操作與長期量測穩定的特性，是當年最流行的機種，目前許多地方仍繼續使用。它備有兩個金屬圓筒，當被測者自吹嘴呼氣，氣體會經第一個金屬圓筒傳送到第二個金屬圓筒。第二個圓筒具有活塞壓縮功能，它會收集並拋棄肺部呼出的前段氣體，而滯留後段由肺部深處呼出氣體，做為檢測用。等到筒內加溫至50℃後，檢測用的呼氣會被導引至含有重鉻酸鉀、硫酸與硝酸銀溶液的容器內，並形成氣泡。橘紅色的重鉻酸鉀溶液可吸引收420nm波長的可見光，假如呼氣中有酒精存在，將被重鉻酸鉀氧化變成醋酸，而重鉻酸鉀溶液會變成綠色的硫酸鉻，藉光度計所測的顏色變化量估算出呼氣中的酒精含量。

依據目前道路交通安全規則規定不能安全駕車的標準，呼氣酒精濃度為0.25mg/L，換成血液中的濃度為0.25 mg/L × 2100 ＝ 525 mg/L。由過去的肇事記錄可知，酒後駕車是車禍肇事的主要因素之一，提醒大家，在未遭受警察路檢酒測之前，只要有喝酒，不論多寡，就假設已超過0.25mg/L的呼氣酒精濃度，提醒自己不開車上路，這樣既可保護自己也能保護他人；而且萬一呼氣酒精檢測發生誤差也不會發生您身上。