Metrologische Anforderungen an beweissichere Atemalkohol - METAS

CH-Metro
Analytische Chemie
Metrologische Anforderungen
an beweissichere Atemalkohol-Messgeräte
Eine von rund 60 vorgeschlagenen Massnahmen des Handlungsprogramms «Via sicura» des Bundes ist
die beweissichere Messung des Atemalkoholgehaltes. Das stellt höhere Anforderungen an die Messgeräte,
als die heute verwendeten Atemalkohol-Testgeräte erfüllen müssen. Welchen messtechnischen Anforderungen
die neuen Geräte zu genügen haben, ist Thema dieses Beitrages.
Hanspeter Andres
Das Handlungsprogramm Via sicura hat zum Ziel, die Sicherheit
im Strassenverkehr wesentlich zu verbessern [1]. Eine vorgeschlagene
Massnahme des Bundesrates ist die Einführung der
beweissicheren Atemprobe. Diese soll im Regelfall die Blutprobe,
die heute zur Feststellung der Fahrunfähigkeit wegen Angetrunkenheit
angeordnet wird, ablösen. Die für alle Beteiligten
aufwendige und für den Betroffenen unangenehme Blutprobe
soll künftig nur noch in Ausnahmefällen durchgeführt werden.
Durch die frei werdenden Kapazitäten der Polizei werden mehr
Kontrollen möglich sein, was die Sicherheit im Strassenverkehr
verbessern wird. Als Kompetenzzentrum des Bundes für das
Messen bereitet sich das Bundesamt für Metrologie (METAS)
vor, dem Bundesamt für Strassen (ASTRA) die messtechnischen
Grundlagen für eine beweissichere Atemprobe zu liefern,
wenn Bundesrat und Parlament der Massnahme zustimmen.
1 Atemalkohol-Testgeräte erlauben es, innerhalb kürzester Zeit festzustellen,
ob ein Fahrzeuglenker alkoholisiert ist. Aufgrund des Ergebnisses
wird entweder eine beweissichere Blutalkoholmessung angeordnet oder
der Lenker akzeptiert das Resultat und die daraus entstehenden Konsequenzen.
Sowohl der Polizist als auch der Fahrer können eine beweissichere
Messung verlangen.
Atemalkohol-Testgeräte
Seit dem 1. Januar 2005 werden bei Verkehrskontrollen der
Polizei so genannte Atemalkohol-Testgeräte eingesetzt (Bild 1)
[2]. Proben mit solchen Geräten wurden eingeführt, um kostengünstig
eine schnelle Antwort auf die Frage zu haben, ob ein
Fahrzeuglenker alkoholisiert ist. Eine Person kann das Ergebnis
der Atemalkoholprobe und die daraus entstehenden Konsequenzen
anerkennen, wenn das Gerät einen Blutalkoholgehalt
von 0.5 bis 0.79 Gewichtspromille anzeigt, das heisst
0.5 bis 0.79 g Alkohol pro kg Blut. Weist das Ergebnis jedoch
einen höheren Blutalkoholgehalt aus, ist eine Blutanalyse erforderlich,
um vor Gericht den Nachweis der Angetrunkenheit
zu erbringen.
Die mit den Testgeräten gemessene Alkoholkonzentration in
mg Alkohol pro Liter Atemluft wird mit dem Faktor 2000 L/kg
multipliziert, was den Blutalkoholgehalt in g Alkohol pro kg
Blut (Gewichtspromille) ergibt [3, 4, 5]. Mit diesem Umrechnungsfaktor
wird erreicht, dass niemand zu Unrecht bestraft
wird. Studien des Instituts für Rechtsmedizin (IRM) Zürich
zeigen auf, dass der Umrechnungsfaktor eher bei 2400 L/kg
liegt und nicht bei 2000 L/kg [6]. Mit der Wahl eines um 16.7
Prozent tieferen Umrechnungsfaktors legt man die physiologischen
und messtechnischen Unsicherheiten bewusst zu
Gunsten der kontrollierten Person aus.
Atemalkohol-Testgeräte basieren meistens auf einem einzigen
Messprinzip, bei dem beispielsweise ein Infrarotsensor oder
ein elektrochemischer Sensor eingesetzt wird [7, 8]. Im Gegensatz
zu den heute von der Polizei verwendeten Geschwindigkeitsmessgeräten
[9] gibt es zur Messunsicherheit von Atemalkohol-Testgeräten
keine gesicherten Informationen.
Beweissichere Atemalkohol-Messgeräte
Die geplante Einführung eines gerichtsverwertbaren Nachweises
der Angetrunkenheit mittels Atemalkohol-Messgeräten
bedingt zweierlei: separate Grenzwerte für Atemalkohol und
neue Gerätetypen. Je nach Studie liegt der Umrechnungsfaktor
zu Blutalkohol zwischen 1631 L/kg und 2439 L/kg [10] bzw. 1357
L/kg und 3528 L/kg [6]. Aufgrund physiologischer Gegebenheiten
ist der Umrechnungsfaktor für jeden Menschen unterschiedlich.
Separate Grenzwerte für Atemalkohol würden die
Diskussionen um die individuellen physiologischen Unterschiede
zwischen Atem- und Blutalkohol beseitigen. Das
macht durchaus Sinn, da beide Messverfahren ein indirektes
Mass für die nicht messbare Fahrunfähigkeit aufgrund von
Alkoholeinfluss liefern. Mehrere Länder, unter anderem alle
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unsere direkten europäischen Nachbarn, haben sich von den
Vorteilen der Atemalkoholmessung überzeugen lassen und
entsprechende Atemalkoholgrenzwerte im Gesetz festgelegt.
Die beweissicheren Geräte werden deutlich höheren metrologischen
Anforderungen zu genügen haben als die heute verwendeten
Testgeräte. Gesicherte Information zur Messunsicherheit
gibt es unter anderem bei Atemalkohol-Messgeräten,
welche die Norm R126 der Internationalen Organisation für
das gesetzliche Messwesen (OIML) erfüllen [11, 12]. Die OIML-
Empfehlung R 126 aus dem Jahr 1998 befindet sich zurzeit in
Revision, um dem technologischen Fortschritt deutlich kompakterer
und portabler Messgeräte für Atemalkohol Rechnung
zu tragen. Nationale Normen wie DIN VDE 0405-3 stellen zum
Teil noch höhere metrologische Anforderungen an beweissichere
Atemalkohol-Messgeräte [13].
Erhöhte metrologische Anforderungen
Die erwähnten Normen stellen klare Anforderungen an den
Messbereich und den maximal tolerierbaren Fehler eines
Atem alkohol-Messgerätes. Typischerweise wird ein Messbereich
von 0.00 mg/L bis 2.00 mg/L vorgeschrieben, wobei die
Anzeige von 0.00 mg/L Messwerte bis zu einem definierten
Schwellenwert enthalten kann. Jedes Land ist frei, diesen
Schwellenwert festzulegen. Der maximal tolerierbare Fehler im
praktischen Einsatz muss < 0.032 mg/L für Atemalkoholgehalte
< 0.40 mg/L bzw. < 8 % für Gehalte zwischen 0.40 mg/L
und 2.00 mg/L sein. Die Probe ist so zu entnehmen, dass ein
Atemvolumen von mindestens 1.2 L angesogen wird, ein Überdruck
von maximal 25 hPa entsteht, die Flussrate > 0.10 L/s ist
und das Gerät nach 5 s ein Resultat anzeigt.
Bei der Konformitätsprüfung wird das Messgerät starken
Schwankungen der Umwelteinflüsse ausgesetzt: Temperatur,
Druck, Feuchtigkeit, Vibrationen, elektrische Spannungsschwankungen
sowie weitere elektromagnetische und mechanische
Störungen. Nie darf das Gerät mehr als 0.02 mg/L
(Gehalte < 0.40 mg/L) bzw. 5 % (Gehalte zwischen 0.40 mg/L
und 2.00 mg/L) vom Sollwert abweichen, um diese anspruchsvollen
Prüfungen erfolgreich zu bestehen. Neben der Unempfindlichkeit
gegenüber physikalischen Einflüssen wird auch der
chemische Einfluss unterschiedlicher physiologischer Atemluft-Zusammensetzungen
untersucht. Damit wird sichergestellt,
dass keine Querempfindlichkeiten gegenüber erhöhten
Konzentrationen anderer gasförmiger Substanzen wie Aceton,
Methanol oder Kohlenmonoxid bestehen.
Die hohen Anforderungen sind durch den Einsatz zweier unterschiedlicher
Messprinzipien erfüllbar. Es werden beispielsweise
zwei Infrarotsensoren bei verschiedenen Wellenlängen
oder ein Infrarot- und ein elektrochemischer Sensor eingesetzt.
Des Weiteren müssen Parameter wie Atemtemperatur, Umgebungsdruck
und Atemfluss kontrolliert und gegebenenfalls der
Messwert entsprechend korrigiert werden.
Auf Initiative von Dr. Peter X. Iten wurde ein Teil der Sommertagung
der Schweizerischen Gesellschaft für Rechtsmedizin
(SGRM) dem Thema Atemalkoholmessung gewidmet.
Am 12. Juni trafen sich in Feusisberg Experten aus
dem In- und Ausland zu einer wissenschaftlichen Debatte.
Vorträge über physiologische, messtechnische und metrologische
Grundlagen der Atemalkoholmessung und ihrem
Verhältnis zur Blutalkoholmessung hielten Dr. Peter X.
Iten, Institut für Rechtsmedizin (IRM) der Universität
Zürich; Dr. Jürgen Sohège, Dräger Safety AG, Lübeck;
Dr. Paul Williams, Lion Ltd., Vale of Glamorgan, Wales;
Prof. Dr. Leonhard Held, Institut für Sozial- und Präventivmedizin,
Universität Zürich und Dr. Hanspeter Andres,
Leiter der Sektion Analytische Chemie, Bundesamt für
Metrologie (METAS), Bern-Wabern.
Hofrat Dr. Reinhard Fous, Polizeidirektion Wien, referierte
über die Erfahrungen aus 21 Jahren beweissichere Atemalkoholmessung
in Österreich, Major Ueli Zoelly, Kantonspolizei
Zürich, beleuchtete die Atemalkoholmessung aus
Sicht der Polizei und Dr. Jürg Boll, Staatsanwaltschaft des
Kantons Zürich, vermittelte die Sicht der Strafverfolgungsbehörden.
Lic. iur. Pascal Blanc, Bundesamt für Strassen
(ASTRA), Bern, schloss die Debatte mit einer Präsentation
der Via sicura-Massnahme Beweissichere Atemalkoholmessung
und einer kritischen Auseinandersetzung mit den
vorgebrachten Bedenken gegen diese Massnahme seitens
der SGRM ab.
2 Ein Teil der Sommertagung der Schweizerischen Gesellschaft für Rechtsmedizin
(SGRM) war dem Thema Atemalkoholmessung gewidmet.
Neben der Polizei verwenden heute auch weitere Stellen
Atemalkohol-Testgeräte, beispielsweise Präventionsstellen
für Alkohol oder Spitäler und Arbeitgeber zur Kontrolle
von Patientinnen und Arbeitnehmern auf Alkoholkonsum.
Ein weiteres Einsatzgebiet sind sogenannte Alkohol-
«Interlocks»: Ein im Innenraum eines Fahrzeuges befindliches
Messgerät für Atemalkohol schaltet über ein Zentralgerät
die Wegfahrsperre erst dann aus, wenn der Messwert
unterhalb des fest eingegebenen Grenzwertes ist.
In einigen nordamerikanischen Staaten sind solche Interlocks
für alkoholauffällige Fahrer von Lastenzügen bereits
vorgeschrieben, in nordeuropäischen Staaten wird deren
Einsatz im Moment getestet. Die weltweiten Erfahrungen,
die mit Interlocks bisher gemacht wurden, sind in einem
Bericht des International Council on Alcohol, Drugs and
Traffic Safety (ICADTS) umfassend dargestellt [18]. In der
Schweiz ist es bei gewissen Fahrzeugtypen möglich, solche
Interlocks auf freiwilliger Basis einbauen zu lassen.
3 Atemalkohol-«Interlocks».
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Massnahmen zur Sicherstellung der Messgenauigkeit
Gemäss Artikel 5 der Messmittelverordnung [14] dürfen Messgeräte,
die grundlegende und messmittelspezifische Anforderungen
erfüllen sowie ein Konformitäts- oder Zulassungsverfahren
durchlaufen haben, in der Schweiz in Verkehr gebracht
werden. Legt man beispielsweise die Anforderungen der Norm
OIML R126 in einer messmittelspezifischen Verordnung für
eine Zulassung zugrunde, können konform bewertete Atemalkohol-Messgerätetypen
ohne zusätzliche Prüfungen bei korrekter
Kennzeichnung in der Schweiz in Verkehr gebracht werden.
Bei einem Zulassungsverfahren muss in der Regel vor der
Inverkehrsetzung durch eine amtliche Stelle bestätigt werden,
dass jedes einzelne Messgerät den gesetzlichen Vorschriften
entspricht. Bei einem Konformitätsverfahren kann diese Bestätigung
direkt durch den Hersteller erfolgen.
Nach der Inverkehrsetzung wird durch geeignete Massnahmen
wie eine regelmässige Wartung, Justierung sowie perio -
dische Prüfung die Messbeständigkeit der Atemalkohol-Messgeräte
über einen definierten Zeitraum, typischerweise 1 Jahr,
garantiert. Die Eichung als eine Möglichkeit der periodischen
Prüfung gemäss Anhang 7 der Messmittelverordnung [14]
stellt amtlich sicher und bestätigt, dass ein einzelnes Messmittel
den gesetzlichen Vorschriften entspricht. METAS kann diese
Eichungen selber durchführen oder weitere Stellen damit
beauftragen. Beispielweise werden in Deutschland Atemalkohol-Messgeräte
durch die Eichämter der Länder geeicht [15],
während die Eichungen in Frankreich direkt durch das nationale
Metrologieinstitut durchgeführt werden [16]. Die periodische
Prüfung stellt sicher, dass alle in einem Land durchgeführten
Atemalkoholmessungen innerhalb der maximal
tolerierten Fehlergrenze vom Sollwert liegen.
Der Sollwert ist definiert durch die Realisierung eines sogenannten
«Bubble train» gemäss OIML-Empfehlung R126 [11, 12]. Der
«Bubble train»-Generator erzeugt ein feuchtes Ethanol-Luftgemisch
bei einer Temperatur von 34°C. Das entspricht optimal
der ausgeatmeten Luft eines Menschen. Bild 4 zeigt das im
METAS aufgebaute Normal. Um es zu validieren, wird sich
METAS am internationalen EURAMET-Vergleich 1112 beteiligen
[17]. Dabei werden die von METAS erzeugten Referenzwerte mit
jenen anderer Metrologieinstitute im Ausland verglichen.
Referenzen
[1] Via sicura: www.astra.admin.ch/themen/verkehrssicher
heit/00236.
[2] DIN EN 15964: Atemalkohol-Testgeräte zur Mehrfachverwendung
– Anforderungen und Prüfverfahren, Juli 2009.
[3] Verordnung vom 28. März 2007 über die Kontrolle des
Strassenverkehrs (Strassenverkehrskontrollverordnung
SKV, SR 741.013), Artikel 11, www.admin.ch/ch/d/sr/
c741_013.
[4] Verordnung des ASTRA vom 22. Mai 2008 zur Strassenverkehrskontrollverordnung
(VSKV-ASTRA, SR 741.013.1),
Artikel 17 ff, www.admin.ch/ch/d/sr/c741_013_1.
4 Atemalkohol-Mess- und -Testgeräte werden mit einem Gasgemisch
von Ethanol und Luft von mindestens 90 % relativer Feuchte bei einer
Temperatur von 34 °C ± 1 °C kalibriert. Die Rückverfolgbarkeit auf internationale
anerkannte Referenzwerte erfolgt über die Formel von Dubowski:
C Prüfgas [mg/L] = C Lösung [mg/L] · 0.04145 · e (0.06583 · t [°C]) [15].
[5] Weisungen des ASTRA vom 22. Mai 2008 betreffend
die Feststellung der Fahrunfähigkeit im Strassenverkehr,
Punkt 2.1.1 sowie Anhang 1.
[6] Peter X. Iten: Messgeräte zeigen zu tiefe Alkoholkonzentration,
Medienmitteilung der Universität Zürich
vom 25. Februar 2009, www.mediadesk.uzh.ch/
mitteilung.php?text_id=369
[7] Dominick A. Labianca: Breath-alcohol analysis: a
commentary on ethanol specificity in the 3-μm and 9-μm
regions of the IR spectrum, Forensic Toxicology, 24,
pp 92–94, 2006.
[8] H. Gehring, W. Nahm, J. Baerwald, E. Konecny,
P. Schmucker: Germany – Breath alcohol analyzer,
Biosensors and Bioelectronics, 10, 4, 1996.
[9] Walter Fasel: Hohe Geschwindigkeiten zuverlässig
gemessen, METInfo, Vol. 14, Nr. 2, pp. 22–23, 2007,
www.metas.ch/root_legnet/Web/Dokumentation/
Publikationen/METinfo/PDF/METinfo2007_2.pdf.
[10] P. Grubwieser, A. Haidekker, M. Pavlic, M. Steinlechner:
BAK-AAK-Quotient im Konzentrationsbereich von 0,5 ‰
(0,25 mg/l Ausatemluft), Rechtsmedizin, 12, pp. 104–
108, 2002.
[11] International recommendation R 126: Evidential Breath
Analyzers, 1998.
[12] 5 th Committee draft of the International recommendation
R 126: Breath alcohol analyzers, October 2008.
[13] DIN-VDE 0405-3: Ermittlung der Atemalkoholkonzentration,
Teil 3: Messverfahren, Dezember 1995.
[14] Messmittelverordnung vom 15. Februar 2006,
www.admin.ch/ch/d/sr/c941_210.
[15] D. Knopf, Traceability system for breath-alcohol measurements
in Germany, OIML Bulletin, 2, pp. 15–21, 2007.
[16] http://textes.droit.org/JORF/2008/09/12/0213/0020.
[17] EURAMET Comparison 1112: Comparison on mixtures
of ethanol in water-saturated air.
[18] Paul R. Marques et al.: Alcohol Ignition Interlock
Devices, I: Position Paper, July 2001, raru.adelaide.edu.
au/icadts/reports/AlcoholInterlockReport.pdf.
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