Ở đâu đó trên thế giới, ai đó đã chết vì tai nạn giao thông. Tai nạn giao thông là nguyên nhân gây tử vong đứng thứ tám ở người, cướp đi sinh mạng của 1,3 triệu người. Mỗi năm, cả một quốc gia và thị trấn biến mất. Đó chính là số sinh mạng đã mất đi vì tai nạn giao thông.
Tại Nhật Bản, mỗi năm xảy ra hơn 300.000 vụ tai nạn giao thông và hơn 2.000 người thiệt mạng. Tai nạn giao thông làm thay đổi hoàn toàn cuộc sống của cả nạn nhân và thủ phạm, tổn thất cho xã hội là rất lớn.
Mỗi năm ở Nhật có 300.000 vụ tai nạn giao thông. Trong số này, có 2.000 vụ tai nạn lái xe khi say rượu khiến hơn 120 người tử vong.
Số vụ bắt giữ vì lái xe khi say rượu là khoảng 20.000 vụ mỗi năm. Đây chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Số người uống rượu rồi lái xe được dự đoán còn nhiều hơn con số này gấp vài lần.
Mục tiêu của chúng tôi là đưa số nạn nhân do các hành vi lái xe nguy hiểm — đặc biệt là lái xe khi đã uống rượu bia — về con số 0. Để đạt được điều đó, việc ứng dụng công nghệ là điều không thể thiếu.
Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ của Internet và công nghệ số, các giải pháp như kiểm tra nồng độ cồn, hệ thống điểm danh tài xế, quản lý vận hành và an toàn giao thông đang được số hóa và ứng dụng ICT (công nghệ thông tin - truyền thông) một cách nhanh chóng.
Tokai Denshi là doanh nghiệp chuyên về công nghệ phòng chống tai nạn giao thông, đặc biệt tập trung vào công nghệ ngăn chặn lái xe sau khi uống rượu bia.
Trước khi máy đo nồng độ cồn trong hơi thở được phát minh, cảnh sát phải đưa ra phán đoán dựa trên những yếu tố như mùi, nước da, dáng đi và hành vi.
Tại Hoa Kỳ, nơi các quy định về lái xe khi say rượu được đưa ra cùng với sự phát triển của ô tô, mức tiêu thụ rượu ban đầu được đo bằng máu và nước tiểu.
Năm 1927, Tiến sĩ Emil Borgen đã tiến hành một thí nghiệm trong đó ông đặt axit sulfuric và kali dicromat vào một túi khí có kích thước bằng một quả bóng đá (được gọi là quả bóng bay) và nghiên cứu mối tương quan giữa máu và hơi thở.
Khi thổi vào túi thở ra, màu sắc thay đổi tùy theo nồng độ cồn trong hơi thở làm tăng nồng độ. Tuy nhiên, ở trạng thái này, nó vẫn chưa được đưa vào sử dụng thực tế trên đường.
“CHẨN ĐOÁN BỆNH SUYỀN MỘT NGHIÊN CỨU ĐỊNH LƯỢNG VỀ ĐỘC TÍNH RƯỢU CẤP TÍNH”
Báo cáo này do Tiến sĩ Borgen xuất bản năm 1927, cung cấp cái nhìn thoáng qua về tình trạng của xã hội xe hơi, các quy định về lái xe khi say rượu và công nghệ kiểm tra nồng độ cồn vào thời điểm đó. Theo kết quả của bài báo này, nồng độ cồn trong hơi thở đã được công nhận là một chỉ số tương đương với nồng độ cồn trong máu.
Đây được cho là sự khởi đầu cho lịch sử đo nồng độ cồn trong hơi thở.
Tiếp bước Tiến sĩ Borgen, cảnh sát ở mọi tiểu bang đều bắt đầu nghiên cứu công nghệ phát hiện nồng độ cồn. Năm 1936, Tiến sĩ Harger, một nhà sinh hóa tại Đại học Indiana, đã phát triển và được cấp bằng sáng chế cho một thiết bị có tên là "Drunk-O-Meter".
Sử dụng một quả bóng bay để người lái xe thổi vào, đây là máy đo nồng độ cồn đầu tiên có thể đo nồng độ cồn của một người.
Nó được coi là thế hệ máy đo nồng độ cồn đầu tiên.
Tiến sĩ Hargar cũng đóng góp vào việc soạn thảo một dự luật mẫu hợp pháp hóa việc sử dụng bằng chứng xét nghiệm hóa học về tình trạng say xỉn và đặt ra giới hạn nồng độ cồn cho người lái xe.
Giáo sư Borkenstein đã cải tiến máy đo nồng độ cồn Drunk-O-Meter của Tiến sĩ Harger và phát minh ra máy đo nồng độ cồn đầu tiên thực tế để đo nồng độ cồn trong hơi thở. Mặc dù máy đo nồng độ cồn Drunk-O-Meter trông giống như một phòng thí nghiệm hóa học và cần được hiệu chuẩn lại mỗi khi di chuyển, thiết bị của Giáo sư Borkenstein lại rất dễ di chuyển. Sau đó, vào đầu những năm 1960, nó được thay thế bằng các máy đo nồng độ cồn được thiết kế hợp lý hơn, không mang dáng vẻ khoa học như trong phòng thí nghiệm, dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các thiết bị phát hiện nồng độ cồn ven đường.
Máy đo nồng độ cồn của Giáo sư Borkenstein đã được đăng ký nhãn hiệu "Breathalyzer" và trở nên phổ biến rộng rãi. Phân tích điện tử bắt đầu được sử dụng cho thiết bị, biến nó thành máy đo nồng độ cồn thế hệ thứ hai và là nguồn gốc không thể tranh cãi của máy đo nồng độ cồn sau này.
Máy đo nồng độ hơi thở do Borkenstein tạo ra đã phát triển thành Model 900, 900A, 900B và Model 2000, được điều khiển bằng bộ vi xử lý.
Từ năm 1955 đến năm 1999, hơn 30.000 máy đo nồng độ hơi thở Borkenstein thuộc nhiều loại khác nhau đã được sản xuất và bán ra. Nó cũng đã được sử dụng trong nhiều năm ở Hoa Kỳ, Canada và Úc và vẫn là máy đo hơi thở tiêu chuẩn được cảnh sát và các cơ quan chính phủ khác sử dụng.
Năm 1974, NHTSA Hoa Kỳ sau đó đã phát triển và công bố hệ thống chứng nhận cũng như danh sách sản phẩm được phê duyệt cho máy đo nồng độ hơi thở.
Kể từ máy đo hơi thở của Borkenstein, những người kế nhiệm đã cải tiến thiết bị và công nghệ này. Ngày nay, nó đang được sử dụng trong nhiều tình huống hơn, bao gồm cả người lái xe cá nhân, doanh nghiệp và chuyên nghiệp. Tùy thuộc vào mục đích, các công nghệ cảm biến và phân tích khác nhau cũng tăng lên, chẳng hạn như phương pháp phân tích hồng ngoại, cảm biến pin nhiên liệu (điện hóa) và cảm biến khí bán dẫn.
Nhờ sự tiến bộ của công nghệ đo nồng độ cồn trong hơi thở, từ cuối những năm 1970, thiết bị này cũng bắt đầu được sử dụng như một thiết bị khóa liên động kiểm soát rượu.
Những tiến bộ trong công nghệ phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở đã có lịch sử đóng góp to lớn cho xã hội giao thông bằng cách cung cấp một chỉ số khách quan có thể loại bỏ các trường hợp lái xe khi say rượu và sự giám sát bất hợp pháp của cảnh sát trước đây bị bỏ qua. Nhiều nhà khoa học, nhà sinh hóa và nhà nghiên cứu đã đóng góp vào lịch sử này.
Tiến sĩ Harger và Tiến sĩ Borkenstein không chỉ sáng chế ra công nghệ phân tích nồng độ cồn trong hơi thở mà còn có những đóng góp đáng kể cho tình trạng pháp lý của nồng độ cồn trong hơi thở, chẳng hạn như vận động chính phủ tăng cường các quy định về lái xe khi say rượu.
Đáng chú ý, Tiến sĩ Borkenstein cũng là người sáng lập Giải thưởng Borkenstein, một giải thưởng nghiên cứu học thuật hiện do Hiệp hội Kiểm tra Hóa học Quốc tế (IACT) trao tặng.
Theo cách này, những đóng góp của các nhà nghiên cứu sinh hóa và sự phát triển của công nghệ phát hiện nồng độ cồn đã tăng lên theo thời gian, và giờ đây các hoạt động phòng chống lái xe khi say rượu đã trở thành một lĩnh vực gần như có thể được gọi là một "ngành công nghiệp", với các ngành công nghiệp như máy đo nồng độ cồn và thiết bị kiểm tra nồng độ cồn liên động, tiếp tục góp phần giảm thiểu tử vong do tai nạn giao thông.
Giải thưởng Borkenstein
Ghi nhận cá nhân đã có những đóng góp xuất sắc trong suốt cuộc đời phục vụ trong lĩnh vực rượu/ma túy liên quan đến an toàn giao thông và vận tải phù hợp với lý tưởng và thành tích của Tiến sĩ Robert F. Borkenstein.
https://www.iactonline.org/page-1699019
Thông thường, rượu khi vào cơ thể sẽ được hấp thụ vào máu trong vòng khoảng 30 phút. Lý tưởng nhất là cần lấy mẫu máu để đo. Tuy nhiên, có một định luật chuyển đổi gián tiếp nồng độ, cho phép chúng ta đo nồng độ cồn từ mẫu hơi thở mà không cần lấy mẫu máu. Định luật này được gọi là Định luật Henry.
Định luật Henry
Định luật Henry là một định luật tổng quát về hóa lý. Nói một cách đơn giản, đây là một lý thuyết cơ bản phát biểu rằng khi một chất hòa tan trong chất lỏng có mặt trong không khí (hơi), sẽ có một tỷ lệ thuận không đổi, và khi một chất trong không khí (hơi) hòa tan trong chất lỏng, sẽ có một tỷ lệ thuận không đổi. Định luật này dự đoán rằng khi một chất dễ bay hơi như rượu được hòa tan trong dung môi (như máu), nồng độ cồn trong khí (tức là hơi thở) sẽ tỷ lệ thuận với nồng độ cồn trong cơ thể.
Từ những ngày đầu của phương pháp kiểm tra nồng độ cồn trong hơi thở, Định luật Henry đã được sử dụng để chuyển đổi nồng độ máu và hơi thở theo công thức chuyển đổi nồng độ sau:
"Trọng lượng cồn trong 1 lít máu chia cho 2100 bằng trọng lượng cồn trong 1 lít hơi thở."
Hiện nay, hầu hết các thiết bị đo nồng độ cồn bằng phương pháp thổi khí đều dựa trên nguyên lý này để xác định nồng độ cồn. Công ty chúng tôi cũng áp dụng nguyên lý này trong quá trình quy đổi. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nguyên lý này chỉ mang tính xấp xỉ, không phải giá trị tuyệt đối. Trên thực tế, các yếu tố như dung tích thông khí của phổi, nhịp tim... cũng có thể gây ra sự sai lệch trong kết quả đo. Ngoài ra, độ nhạy của cảm biến và các yếu tố bên ngoài như môi trường sử dụng cũng cần được xem xét vì chúng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo.
Hiện nay, có bốn loại phương pháp cảm biến chính: phương pháp bán dẫn, phương pháp pin nhiên liệu, phương pháp hấp thụ hồng ngoại không tán sắc (NDIR) và phương pháp phản ứng hóa học.
Chúng tôi xin giới thiệu các công nghệ cảm biến cụ thể về nồng độ cồn trong hơi thở.
| Phương pháp cảm biến | Phương pháp bán dẫn | Phương pháp pin nhiên liệu | Phương pháp hấp thụ hồng ngoại không tán sắc | Phương pháp phản ứng hóa học |
|---|---|---|---|---|
| Độ chọn lọc khí |
△ |
◎ |
〇 |
△ |
| Độ chính xác |
△ Sự xuống cấp theo thời gian |
◎ |
〇 Độ ẩm, nhiệt độ, áp suất khí quyển |
△ |
| Tuổi thọ |
〇 |
△ 2 năm đến 5 năm |
◎ |
× Dùng một lần |
| Tốc độ phản hồi |
◎ Khoảng 5 giây |
△ Thời gian làm nóng lâu |
〇 |
× |
| Giá thành |
◎ |
△ Đắt tiền/vật tư tiêu hao |
× Thiết bị quang học chính xác |
× Chi phí vận hành |
Khoảng năm 2000, hầu hết máy đo nồng độ hơi thở của Nhật Bản đều nhỏ, chạy bằng pin và chỉ có màn hình.
Vào năm 2003, vào thời điểm công việc sử dụng PC và Internet đang trở nên phổ biến, chúng tôi đã phát triển một máy đo nồng độ cồn trong hơi thở được hệ thống hóa. Hệ thống này kết nối máy đo hơi thở kỹ thuật số với PC, chụp ảnh người thổi bằng camera USB kỹ thuật số, đồng thời lưu và quản lý dữ liệu kỹ thuật số trên PC. Cơ chế này vẫn được sử dụng trong nhiều sản phẩm của chúng tôi như một hệ thống công nghệ kỹ thuật số giúp ngăn chặn việc đổ lỗi trong việc kiểm tra nồng độ cồn.
Cùng với việc triển khai Internet và máy chủ nội bộ tại các doanh nghiệp, kết quả kiểm tra nồng độ cồn hiện nay đã được tập trung và quản lý trên các máy chủ mạng.
Nhờ việc áp dụng hệ thống kiểm tra nồng độ cồn tích hợp Internet, các chủ doanh nghiệp và người quản lý có thể dễ dàng theo dõi kết quả kiểm tra của toàn bộ nhân viên mọi lúc, mọi nơi. Điều này giúp tăng cường khả năng ngăn chặn việc lái xe sau khi uống rượu bia, hạn chế thói quen uống rượu quá mức và mang lại sự an tâm trong công tác quản lý và vận hành doanh nghiệp.
Với sự phổ biến của điện thoại thông minh và công nghệ Bluetooth, giờ đây việc kết nối điện thoại thông minh và máy đo nồng độ cồn trong hơi thở đã trở nên vô cùng dễ dàng. Bên cạnh đó, bằng cách phát triển các ứng dụng điện thoại thông minh một cách linh hoạt, chúng tôi có thể đạt được khả năng ngăn chặn gian lận nâng cao trong khi vẫn giảm chi phí. Đồng thời, việc gửi thông tin vị trí theo thời gian thực lên máy chủ giúp nâng cao khả năng quản lý một cách toàn diện.
Bằng cách thực hiện nhận diện khuôn mặt trên máy chủ đám mây, việc xác minh danh tính trở nên chính xác và đáng tin cậy hơn.
Hơn nữa, với việc ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), hệ thống còn có thể phát hiện các hành vi gian lận hoặc bất thường.
Thiết bị khóa liên động bằng cồn (Alcohol Interlock) là hệ thống giúp ngăn chặn việc khởi động xe khi người lái có nồng độ cồn trong hơi thở. Chỉ khi người lái hoàn toàn tỉnh táo, không có cồn trong cơ thể, động cơ xe mới có thể khởi động.
Công nghệ này bắt đầu được áp dụng từ khoảng năm 2005 tại Mỹ bởi DMV (Cục Quản lý Phương tiện Giao thông), dành cho những người vi phạm luật lái xe khi say rượu. Nhờ hiệu quả trong việc ngăn ngừa tái phạm, hệ thống đã nhanh chóng được phổ biến rộng rãi ở nhiều quốc gia như Mỹ, Canada, châu Âu và Úc.
Tại Nhật Bản, sau vụ tai nạn nghiêm trọng do lái xe khi say rượu xảy ra ở Fukuoka, Bộ Đất đai, Hạ tầng, Giao thông và Du lịch (MLIT) đã ban hành “Hướng dẫn kỹ thuật cho thiết bị khóa liên động bằng cồn” vào năm 2012.
Thiết bị Alcohol Interlock không chỉ bao gồm phần cứng điều khiển tín hiệu khởi động xe, mà còn là một hệ thống tích hợp cao, có khả năng lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số của quá trình kiểm tra nồng độ cồn, đảm bảo tính chính xác và minh bạch trong quản lý an toàn giao thông.
