Máy đo nồng độ cồn (hay còn gọi là breathalyzer) là thiết bị được thiết kế để đo mức độ cồn trong hơi thở của một người, từ đó suy ra nồng độ cồn trong máu (BAC - Blood Alcohol Concentration). Dưới đây là cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của máy đo nồng độ cồn:

Cấu tạo cơ bản của máy đo nồng độ cồn

1. Ống thổi (Mouthpiece):
   • Là bộ phận người dùng thổi hơi vào để cung cấp mẫu khí. Ống thổi thường được thiết kế dùng một lần hoặc tháo rời để đảm bảo vệ sinh.
2. Cảm biến (Sensor):
   • Đây là trái tim của máy, quyết định độ chính xác của phép đo. Có ba loại cảm biến phổ biến:
     • Cảm biến bán dẫn (Semiconductor Sensor): Dùng oxit kim loại để phát hiện cồn.
     • Cảm biến Fuel Cell: Dựa trên phản ứng hóa học giữa cồn và chất xúc tác.
     • Cảm biến hồng ngoại (Infrared Sensor): Phân tích hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của phân tử cồn (thường dùng trong máy chuyên nghiệp).
3. Buồng lấy mẫu (Sample Chamber):
   • Nơi hơi thở được dẫn vào để cảm biến phân tích. Buồng này đảm bảo lượng khí đủ để đo chính xác.
4. Bộ xử lý tín hiệu (Microprocessor):
   • Chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến thành dữ liệu số, tính toán nồng độ cồn và hiển thị kết quả.
5. Màn hình hiển thị (Display):
   • Hiển thị kết quả đo dưới dạng số (mg/L, %BAC, hoặc g/L tùy thiết bị).
6. Nguồn điện (Power Supply):
   • Thường là pin sạc hoặc pin rời, cung cấp năng lượng cho thiết bị hoạt động.
7. Vỏ máy (Housing):
   • Bảo vệ các linh kiện bên trong, thường được thiết kế nhỏ gọn, dễ cầm tay.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy đo nồng độ cồn dựa trên việc phát hiện và đo lường lượng cồn (ethanol) trong hơi thở, vì nồng độ cồn trong hơi thở có tương quan trực tiếp với nồng độ cồn trong máu.

Quy trình hoạt động

1. Thu thập mẫu hơi thở:
   • Người dùng thổi vào ống thổi trong khoảng 3-5 giây (tùy thiết bị). Hơi thở phải đủ mạnh và liên tục để đảm bảo lấy mẫu từ phổi (chứ không chỉ từ miệng), vì khí từ phổi phản ánh chính xác nồng độ cồn trong máu.
2. Phân tích mẫu bằng cảm biến:
   • Tùy loại cảm biến, cách phân tích sẽ khác nhau:
     • Cảm biến bán dẫn: Khi ethanol trong hơi thở tiếp xúc với oxit kim loại (như SnO2), nó làm thay đổi điện trở của cảm biến. Sự thay đổi này được đo và chuyển thành tín hiệu điện.
     • Cảm biến Fuel Cell: Ethanol bị oxy hóa trên bề mặt điện cực xúc tác (thường là platinum), tạo ra dòng điện tỷ lệ với lượng cồn. Dòng điện này được đo để tính nồng độ.
     • Cảm biến hồng ngoại: Dùng tia hồng ngoại chiếu qua mẫu khí. Ethanol hấp thụ ánh sáng ở bước sóng đặc trưng, và mức độ hấp thụ được dùng để tính toán nồng độ cồn.
3. Xử lý tín hiệu:
   • Bộ vi xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến, áp dụng thuật toán để chuyển đổi thành nồng độ cồn cụ thể (ví dụ: 0.05% BAC hoặc 0.25 mg/L).
4. Hiển thị kết quả:
   • Kết quả được hiển thị trên màn hình sau vài giây. Một số máy có thể phát tín hiệu âm thanh nếu nồng độ cồn vượt ngưỡng cho phép.

Nguyên lý khoa học

• Khi một người uống rượu bia, cồn (ethanol) được hấp thụ vào máu qua dạ dày và ruột. Sau đó, ethanol khuếch tán từ máu vào phổi và được thải ra qua hơi thở.
• Tỷ lệ giữa nồng độ cồn trong hơi thở và trong máu là khoảng 1:2100 (tức là 1 mg cồn trong hơi thở tương đương với 2100 mg trong máu). Máy đo nồng độ cồn sử dụng hằng số này để quy đổi kết quả.

Ưu điểm và hạn chế

• Ưu điểm:
  • Nhanh chóng, không xâm lấn, dễ sử dụng.
  • Độ chính xác cao với cảm biến Fuel Cell hoặc hồng ngoại.
• Hạn chế:
  • Cảm biến bán dẫn có thể bị ảnh hưởng bởi các chất khác (như acetone trong hơi thở người tiểu đường).
  • Cần hiệu chuẩn định kỳ để duy trì độ chính xác.

1. Chuẩn bị máy đo:
   • Kiểm tra pin: Đảm bảo máy đã được sạc đầy hoặc có pin hoạt động tốt. Bật máy lên bằng nút nguồn (nếu có) và chờ máy khởi động.
   • Lắp ống thổi: Nếu máy sử dụng ống thổi rời, gắn ống mới hoặc vệ sinh ống cũ để đảm bảo vệ sinh. Một số máy không cần ống thổi mà có lỗ lấy mẫu trực tiếp.
   • Chờ máy sẵn sàng: Máy thường cần vài giây để tự kiểm tra và hiển thị tín hiệu sẵn sàng (ví dụ: "Ready" hoặc đèn báo xanh).
2. Thực hiện đo:
   • Thổi hơi vào máy: Đặt môi kín vào ống thổi (hoặc lỗ lấy mẫu), sau đó thổi đều và liên tục theo hướng dẫn:
     • Thời gian thổi thường là 3-5 giây (tùy máy).
     • Một số máy phát tín hiệu âm thanh khi lấy đủ mẫu.
   • Giữ ổn định: Đảm bảo hơi thở mạnh và đều, không ngắt quãng, để máy lấy được mẫu khí từ sâu trong phổi.
   • Chờ kết quả: Sau khi thổi, máy sẽ xử lý mẫu khí và hiển thị kết quả trên màn hình trong vài giây.
   • Đọc dữ liệu CCCD: đặt CCCD phía sau máy để đọc thông tin người vi phạm
3. Xem và ghi nhận kết quả:
   • Kết quả thường được hiển thị dưới dạng số (ví dụ: 0.02% BAC hoặc 0.10 mg/L). Một số máy có đèn báo hoặc âm thanh cảnh báo nếu vượt ngưỡng cho phép (ví dụ: 0.05% BAC theo luật giao thông Việt Nam).
   • Nếu cần, ghi lại kết quả để báo cáo hoặc sử dụng sau này.
4. Vệ sinh và tắt máy:
   • Tháo ống thổi (nếu dùng loại rời) và vứt bỏ hoặc vệ sinh theo hướng dẫn.
   • Tắt máy bằng nút nguồn hoặc để máy tự tắt (nếu có chế độ tự động).
   • Bảo quản máy ở nơi khô ráo, tránh nhiệt độ cao.

Lưu ý quan trọng khi sử dụng

• Đọc hướng dẫn sử dụng: Mỗi máy có thể có yêu cầu cụ thể (thời gian thổi, cách hiệu chuẩn), nên đọc kỹ tài liệu đi kèm.
• Hiệu chuẩn định kỳ: Máy cần được kiểm tra và hiệu chuẩn (thường 6-12 tháng/lần) để đảm bảo độ chính xác, đặc biệt với máy dùng lâu dài.
• Tránh tác nhân gây nhiễu: Không sử dụng máy gần nơi có mùi cồn (nước rửa tay, nước hoa) hoặc trong môi trường nhiều khói bụi.
• Tuân thủ pháp luật: Nếu dùng trong kiểm tra giao thông, kết quả từ máy phải được thực hiện bởi người có thẩm quyền và thiết bị đạt chuẩn quy định.