JP5314799B1 - 呼気成分測定装置のマウスピース、呼気成分測定アセンブリ、呼気成分測定装置、および呼気成分測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】被験者が呼気を継続することを確認でき、呼気測定装置の耐用寿命を延ばす。
【解決手段】被験者の呼気のアルコール濃度を測定する呼気成分測定装置に取り付けられるマウスピースを提供する。このマウスピースは、被験者の呼気が吹き込まれる吹込口と、吹込口から吹き込まれた呼気を呼気成分測定装置に流入させる呼気流路を備える。マウスピースはさらに呼気の流れにより音を発生させる音発生部を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、呼気に含まれるアルコールのガス濃度を測定する呼気成分測定装置のマウスピース、呼気成分測定アセンブリ、呼気成分測定装置、および呼気成分測定システムに関する。

近年、飲酒運転を防止する意識が高まっている。旅客自動車運送事業者及び貨物自動車運送事業者は、運転者が事業所から出発する前および事業所に帰った後に、アルコール検知器の使用により酒気帯びの有無の確認を行い、その結果を記録するのが望ましい。日本では、旅客自動車運送事業者及び貨物自動車運送事業者が運転者の酒気帯びの有無を記録することが義務づけられた。また、運転者が事業所から離れている時にも、アルコール検知器の使用により酒気帯びの有無の確認を行い、その結果を示すデータを事業所に送信させるのが望ましい。

車両の運転者の呼気中に含まれるアルコールに基づいて運転者の飲酒状態を検知する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されたアルコール検知機は、吹き込み口から流れてくる呼気中のアルコールガス濃度を測定するアルコール濃度センサと、呼気の圧力が所定値以上であることを検知するセンサ手段とを備え、例えば、故意に呼気を吹き込まなかったり、短時間だけセンサに呼気を吹きかけたりなどの飲酒検査のごまかしを防止している。

特開２００４−２４５８００号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたアルコール検知装置のように圧力センサが用いられていると、圧力センサは、負荷が大きいと故障する可能性が高いため、製品の耐用寿命が短くなる。

そこで、本発明は、被験者が呼気を継続することを確認でき、装置の耐用寿命を延ばすことができる呼気成分測定装置のマウスピース、呼気成分測定アセンブリ、呼気成分測定装置、および呼気成分測定システムを提供する。

本発明に係る呼気成分測定装置のマウスピースは、被験者の呼気のアルコール濃度を測定する呼気成分測定装置に取り付けられるマウスピースであって、被験者の呼気が吹き込まれる吹込口と、前記吹込口から吹き込まれた呼気を前記呼気成分測定装置に流入させる呼気流路、前記呼気の流れにより音を発生させる音発生部とを備える。

このマウスピースは、被験者が吹き込む呼気の流れにより音を発生させる音発生部を備える。このマウスピースが取り付けられた呼気成分測定装置で被験者の呼気のアルコール濃度を測定するときには、被験者がマウスピースに呼気を吹き込むことで音が発生する。この音によって被験者が呼気を継続することを確認できる。したがって、被験者が故意に呼気を吹き込まなかったり、短時間だけマウスピースに呼気を吹き込んだりしても、マウスピースから音が鳴らず、そのような不正行為は直ちに発覚する。例えば、被験者を監視または監督する人間の目の前で、アルコール濃度の測定を行う場合には、被験者は継続的に呼気をマウスピースに吹き込まざるを得ない。呼気の継続の確認には音が利用されるので、呼気測定装置には圧力センサを設ける必要がない。例えば、呼気の継続の確認には音響測定装置が使用されうるが、圧力センサの使用に比べれば耐用寿命は長い。

本発明に係る呼気成分測定アセンブリは、前記のマウスピースと、前記マウスピースが取り付けられる呼気成分測定装置とを備え、前記呼気成分測定装置は、前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置と、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部とを備える。

本発明に係る呼気成分測定装置は、前記のマウスピースが取り付けられて、前記マウスピースとともに呼気成分測定アセンブリを構成する呼気成分測定装置であって、前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置と、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部とを備える。

本発明に係る呼気成分測定アセンブリおよび呼気成分測定装置においては、マウスピースで発生させられた音の音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、制御部がガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する。したがって、アルコール濃度の測定を行う場合には、被験者は継続的に呼気をマウスピースに吹き込まざるを得ない。呼気の継続の確認には音響測定装置が使用されるが、圧力センサの使用に比べれば耐用寿命は長い。

音響測定装置は、呼気成分測定装置の代わりに、呼気成分測定装置と通信可能な情報処理装置に配置してもよい。この場合、本発明に係る呼気成分測定システムは、前記のマウスピースと、前記マウスピースが取り付けられる呼気成分測定装置とを備える呼気成分測定アセンブリと、前記呼気成分測定装置と通信可能な情報処理装置とを備え、前記呼気成分測定装置は、前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部とを備え、前記情報処理装置は、前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置を備え、前記呼気成分測定装置の前記制御部は、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する。

本発明の実施形態に係る呼気成分測定アセンブリの外観を示す斜視図である。 図２（ａ）は、図１の呼気成分測定アセンブリの呼気成分測定装置を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その側面図であり、同図（ｃ）は、その上面図である。 図１の呼気成分測定アセンブリのマウスピースを示す説明図であり、同図（ａ）は、上面図であり、同図（ｂ）は、その正面図であり、同図（ｃ）は、その側面図であり、同図（ｄ）は、その背面図であり、同図（ｅ）は、その底面図である。 図４（ａ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、同図（ｂ）は、図３（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｃ）は、図３（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図である。 本実施形態に係る呼気成分測定装置の内部構造を示す説明図である。 （ａ）は、本実施形態に係る呼気成分測定装置全体の構成を示すブロック図であり、同図（ｂ）は、呼気成分測定装置の制御部の内部モジュールを示すブロック図である。 同図（ａ）は、本実施形態に係る携帯型のコンピュータを有する呼気成分測定システムを示す概念図であり、同図（ｂ）は、本実施形態に係る固定型のコンピュータを有する呼気成分測定システムを示す概念図である。 本実施形態に係る情報処理端末の内部構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る呼気成分測定方法を示すフローチャートである。

呼気成分測定装置
以下、本発明に係る呼気成分測定装置の実施形態について図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る呼気成分測定アセンブリ１を示す斜視図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係る呼気成分測定装置１０を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その側面図であり、同図（ｃ）は、その上面図である。また、図３は、本実施形態に係るマウスピース３０を示す上面図であり、同図（ｂ）は、その正面図であり、同図（ｃ）は、その側面図であり、同図（ｄ）は、その背面図であり、同図（ｅ）は、その底面図である。また、図４（ａ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、同図（ｂ）は、図３（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｃ）は、図３（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図である。

呼気成分測定アセンブリ１は、被験者の呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコールガス濃度を測定する装置であり、図１に示すように、金属又は樹脂などの硬質材料のケーシングを有する呼気成分測定装置１０と、呼気成分測定装置１０に着脱可能に取付けられ、樹脂などの硬質材料からなるマウスピース３０とから構成されている。

呼気成分測定アセンブリ１の呼気成分測定装置１０は、その端部にマウスピース３０が取付けられ、このマウスピース３０に吹き込まれた呼気を取得して検査を行う装置であり、呼気成分測定装置１０の外部には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、電源スイッチ１２と、操作ボタン等の入力インターフェース１３と、被験者が呼気を吹き込むためのマウスピース３０を取り付けるための取付部１４と、呼気を内部に流入させる導入孔が設けられた突起２１と、呼気中のガス（アルコール）濃度を測定するガスセンサの検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分の測定結果等を表示する例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）である表示部１１ａとを備えている。

また、本実施形態において、呼気成分測定装置１０は、図示しないが、情報処理端末７等の外部機器と接続するための通信ケーブルが接続される通信インターフェース、および外部からの電力を供給する電源コードが接続されるための電源入力端子等を備えている。

また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、取付部１４の側面には、マウスピース３０と係合する係合片１９が設けられており、この係合片１９を介して呼気成分測定装置１０とマウスピース３０とが連結される。呼気成分測定装置１０は、電源として、内部に乾電池等のバッテリーを内蔵可能となっており、利用者によって携帯されることが可能となっている。

マウスピース３０は、被験者が呼気を吹き込むための筒状の吹き込み手段であって、図３及び図４に示すように、被験者が呼気を吹き込むための吹込口３１と、呼気が排出される排出口３２と、吹込口３１と排出口３２との間に形成され、吹込口３１から吹き込まれた呼気を通過させる呼気流路３３とを有している。当該呼気流路３３には、マウスピース３０が呼気成分測定装置１０に取付けられた際、呼気成分測定装置１０の突起２１が嵌められる貫通孔３４と、排出口３２側に設けられ、呼気流路３３を通過する呼気の流れを分離して音響を発生させる仕切壁（音発生部）３６とが形成されている。貫通孔３４が突起２１に嵌められることにより、呼気流路３３と突起２１に形成された導入孔２１ａが連通させる。吹込口３１から空気が流入すると、マウスピース３０は、ホイッスルと同様に音を発する。

また、マウスピース３０の外側部には、呼気成分測定装置１０に取付けられた際、係合片１９と係合される係合孔３７が形成されている。マウスピース３０が取付部１４に取り付けられたときに、呼気成分測定装置１０の係合片１９はマウスピース３０の係合孔３７に嵌められ、マウスピース３０は取付部１４に安定的に支持される。

この呼気成分測定装置１０の内部の構造は、図５に示すように、呼気流路３３に吹き込まれた呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサ１５と、呼気を内部に蓄積する膨張収縮可能な容器であるエアバレル１７と、エアバレル１７を収縮させて、エアバレル１７内部の呼気をガスセンサ１５に導くソレノイド１８とを備えている。また、呼気成分測定装置１０内部における呼気の流路は、突起２１に設けられた導入孔から吹き込まれた呼気をガスセンサ室１５ａに導く流路２２と、ガスセンサ室１５ａとエアバレル１７とを結ぶ流路２３とを有している。ガスセンサ室１５ａも流路の一部であり、ガスセンサ１５はガスセンサ室１５ａの内部に配置されている。

ガスセンサ１５は、感ガス体を備え、呼気成分測定装置１０のガスセンサ室１５ａの内部に収納され、呼気中のガスを検知する検知手段である。呼気流路に吹き込まれた呼気の少なくとも一部が感ガス体に接触する。本実施形態では、アルコールに触れると電流が流れる感ガス体を有し、流れた電流の値によって気体中のアルコール濃度を検知する電気化学式センサをガスセンサ１５として用いている。この電気化学式センサとしては、例えば、アノード（ａｎｏｄｅ）及びカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）としてＰｔ又はＰｔ合金を用いるとともに、電解質として硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を用い、アルコール分子が白金触媒に酸化されたときに生じる電流の変化を測定するものがある。

なお、ガスセンサ１５は、呼気に含まれるアルコール濃度を検知できればよく、例えば、金属酸化物に吸着させた酸素と、気体中のアルコールとの反応によって変化する電気抵抗によって気体中のアルコール濃度を検知する半導体センサなど、様々な方式のアルコールセンサが採用可能である。

呼気成分測定装置１０の内部において、マウスピース３０の近傍には、呼気流路３３中を通過する呼気によって発生する音響を測定する音響測定装置である音響センサ１６が設けられている。この音響センサ１６は、マウスピース３０に吹き込まれた呼気が呼気流路３３中を通過してマウスピース３０によって発生された音の音響レベルを測定する。音響センサ１６としては、例えば、音波を受信して電気信号に変換するマイクロフォンを用いることができる。また、音響センサ１６は、マウスピース３０で発生する音の周波数に対する感度が大きく、他の周波数への感度が小さいと好ましい。この場合には、周囲の雑音が大きくても、雑音の周波数がマウスピース３０の音の周波数と異なれば、マウスピースで発生した音の音響レベルを正確に測定することができる。

また、呼気成分測定装置１０には、回路基板上にＣＰＵ等の制御部１００が設けられており、この制御部１００によって、上記の呼気成分の測定を制御するとともに、電源スイッチ１２や操作ボタン等の入力や、表示部１１ａの出力等、呼気成分測定装置１０の全体が制御されている。

次いで、呼気成分測定装置１０の機能について説明する。図６（ａ）は、本実施形態に係る呼気成分測定装置１０全体の構成を示すブロック図であり、同図（ｂ）は、制御部１００の内部モジュールを示すブロック図である。なお、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。

呼気成分測定装置１０は、呼気成分測定のためのデータ処理モジュールとして、入力インターフェース１３と、出力インターフェース１１と、通信インターフェース２５と、メモリ２８と、制御部１００とを備えている。

入力インターフェース１３は、例えば、操作ボタンやタッチパネル、ジョグダイヤルなどユーザー操作を入力するデバイスである。出力インターフェース１１は、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスである。特に、この出力インターフェース１１には、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分の測定結果や、操作ガイド等の情報を表示するＬＣＤである表示部１１ａが含まれている。

通信インターフェース２５は、通信ケーブルが接続される通信インターフェースであり、通信ケーブルによって接続された情報処理端末へ測定結果等を送信する。通信ケーブルの代わりに、Bluetooth（登録商標）などの無線通信が使用されてもよい。

メモリ２８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の各種データを格納するための記憶装置であり、測定可否を決定する音響センサ１６に対するしきい値や、運転可否を決定するアルコール濃度値に対するしきい値や、測定結果等の情報が記憶される。

制御部１００は、ＣＰＵ等の演算処理装置であり、この制御部１００上で各種プログラムを実行することにより、各機能モジュールを仮想的に構築するモジュールである。本実施形態において、制御部１００には、駆動制御部１０２と、表示情報生成部１０３と、判定部１０４と、呼気流入判断部１０１と、アルコール濃度測定部１０５とを備えている。

駆動制御部１０２は、呼気成分測定装置１０の各装置を駆動させるモジュールであり、音響センサ１６、ガスセンサ１５、及び表示部１１ａ等を駆動させる。特に、駆動制御部１０２は、呼気流入判断部１０１から呼気の吹きかけが完了した信号を取得した際には、ソレノイド１８を駆動させて、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ１５に送り出さるとともに、ガスセンサ１５を駆動させてアルコール濃度を検知させる。

呼気流入判断部１０１は、音響センサ１６の検出結果に基づいて、呼気の流入開始と呼気の継続を判断するモジュールである。具体的に、呼気流入判断部１０１は、マウスピース３０から発生された音の音響レベルが所定のしきい値以上となると、所定時間（例えば約５秒間）をカウントしつつ、その所定時間内に音響レベルを継続的に検知する。そして、呼気流入判断部１０１によって検知された音響レベルが継続して所定のしきい値を越える場合に、駆動制御部１０２はソレノイド１８を駆動して、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ室１５ａに押し戻す。一定の圧力を越える呼気が継続することにより、アルコール濃度測定に必要な量の空気がエアバレル１７内に得られるからである。一方、吹きかけが開始されても、所定時間中に音響レベルがしきい値を下回った場合には、呼気流入判断部１０１は、表示部１１ａの画面上にエラー表示と、吹き込みのやり直しの指示を表示させるなどのエラー処理を実行させる。被験者は、アルコール測定結果を得るためには、深く息を吸って長い時間呼気を出し続けなければならない。

アルコール濃度測定部１０５は、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコール濃度を測定するモジュールであり、具体的には、駆動制御部１０２によってエアバレル１７内の空気がガスセンサ１５に送り出された際に検出された検出結果に基づいて呼気中のアルコール濃度を算出する。このように、アルコール濃度測定部１０５は、音響センサ１６で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、ガスセンサ１５を用いたアルコール濃度の測定を開始し、他の場合にはガスセンサ１５を用いたアルコール濃度の測定を開始しない。ここでいう「アルコール濃度の測定の開始」は、ガスセンサ１５の出力を取得して、アルコール濃度の算出を開始することである。但し、アルコール濃度測定部１０５は、音響センサ１６で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、ガスセンサ１５を駆動し、他の場合にはガスセンサ１５を駆動しなくてもよい。この場合、「アルコール濃度の測定の開始」は、ガスセンサ１５が出力を開始することである。

判定部１０４は、アルコール濃度測定部１０５が算出した検知対象ガス成分のアルコール濃度に基づいて、運転可否の判断を行うモジュールである。具体的に、判定部１０４は、算出された呼気中のアルコール濃度と、メモリ２８に格納されたしきい値とを比較して、算出されたアルコール濃度がしきい値以下である場合には、運転可能であると判断する。

表示情報生成部１０３は、表示部１１ａに各種の情報を表示させるモジュールであり、例えば、電源スイッチ１２が入力された信号を取得すると、息の吹きかけ開始の指示や、吹きかけ終了のメッセージ等のような操作ガイドの情報を表示したり、ガスセンサ１５によって検知された呼気に含まれたアルコール濃度や、判定部１０４による判定結果等を表示部１１ａに表示したりする。

呼気成分測定システム
次いで、上述した呼気成分測定装置１０を用いた呼気成分測定システムについて、説明する。図７は、本実施形態に係る呼気成分測定システムを示す概念図であり、図８は、本実施形態に係る情報処理端末７の内部構成を示すブロック図である。

図７に示すように、本発明の呼気成分測定システムは、呼気成分測定アセンブリ１と、呼気成分測定アセンブリ１の呼気成分測定装置１０に通信ケーブルを介して電気的に接続された情報処理端末（コンピュータ）７とを備えており、呼気成分測定アセンブリ１で計測された測定結果の情報等が情報処理端末７に送信される。通信ケーブルの代わりに、Bluetooth（登録商標）などの無線通信が使用されてもよい。

情報処理端末７は、ＣＰＵによる演算処理機能、及び通信インターフェースによる通信処理機能を備えたコンピュータであり、パーソナルコンピュータやタブレットＰＣ等の汎用コンピュータや、機能を特化させた専用装置により実現することができる。情報処理端末７は、モバイルコンピューターやＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、スマートフォン、携帯電話機であってもよい。そして、この情報処理端末７には、通信機能、デジタルカメラ機能、アプリケーションソフトの実行機能、およびＧＰＳ機能等の機能が搭載されている。情報処理端末７としては、図７（ａ）に示すように、例えば自動車の運転者である被験者が所有する携帯型の端末７ａであってもよいし、図７（ｂ）に示すように、例えば旅客自動車運送事業者または貨物自動車運送事業者の営業所に設置される固定型の端末７ｂであってもよい。携帯型の端末７ａは、携帯型端末用のアプリーション（測定結果処置プログラム）を記憶し、これを実行し、固定型の端末７ｂは固定型端末用のアプリーション（測定結果処置プログラム）を記憶し、これを実行する。携帯型の端末７ａは、携帯型端末用の測定結果処置プログラムに従って、携帯電話通信網を介して、事業者の営業所に設置されたコンピュータに測定結果や、端末７ａの位置情報を送信する。一方、固定型の端末７ｂは、固定型端末用の測定結果処置プログラムに従って、測定結果を保存する。

次いで、情報処理端末７の内部構成について説明する。図８は、情報処理端末７の内部構成を示すブロック図である。情報処理端末７は、図に示すように、ユーザーインターフェースのモジュールとして入力インターフェース７２と、出力インターフェース７３とを備えている。入力インターフェース７２は、操作ボタンやタッチパネル、ジョグダイヤルなどユーザー操作を入力するデバイスである。出力インターフェース７３は、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスである。特に、この出力インターフェース７３には、例えば液晶ディスプレイである表示部７３ａが含まれている。

また、情報処理端末７は、通信のモジュールとして通信インターフェース７１を備えている。通信インターフェース７１は、無線通信又は有線通信によって、携帯電話通信網またはＩＰ網等の通信ネットワークを通じて、各種データを送受信するモジュールである。さらに、情報処理端末７はメモリ７５と、デジタルカメラ７７とを備えている。メモリ７５は、各種データを格納するための記憶装置であり、このメモリ７５には、測定結果処置プログラムの他、被験者の氏名、電話番号、及び利用している車両番号等の個人情報が関連付けて記憶されている。被験者の個人情報は、被験者を識別する識別情報と関連付けられており、測定時に例えば被験者がＩＤ及びパスワードを入力したり、ＩＣカード等の識別情報が記録された記録媒体を読み取ったりすることで、被験者を認識するようにしてもよい。デジタルカメラ７７は、被験者を撮影する撮像手段であり、アプリケーション実行部７４の制御によって、被験者の静止画を撮像する。

さらに、情報処理端末７は、アプリケーション実行のモジュールとして、アプリケーション実行部７４を備えている。アプリケーション実行部７４は、一般のＯＳやアプリケーションを実行するモジュールであり、ＣＰＵ等により実現される。本実施形態において、測定結果処置プログラムがインストールされると、アプリケーション実行部７４はそれを実行可能となる。携帯型の端末７ａは、携帯型端末用の測定結果処置プログラムに従って、携帯電話通信網を介して、事業者の営業所に設置されたコンピュータに測定結果、被験者を特定する識別情報、および端末７ａの位置情報を送信する。一方、固定型の端末７ｂは、固定型端末用の測定結果処置プログラムに従って、測定結果および被験者を特定する識別情報をメモリ７５に保存する。

アプリケーション実行部７４は、呼気成分測定装置１０から送信された信号をトリガーとして、呼気の吹き込み開始前及び吹き込み後における被験者の顔をデジタルカメラ７７によって撮影する。アプリケーション実行部７４は、吹き込み前と吹き込み後の利用者の顔を撮影した画像データを比較し、撮影された利用者が一致するか否かを判断する。この処理としては、例えば、画像中から顔領域を決定する顔検出処理と、目、鼻、口端などの顔の特徴点位置を求める顔特徴点検出処理を行って、吹き込み前と吹き込み後の画像データを比較し、撮影された利用者が一致するか否かを判断し、比較結果である両画像の一致度を出力する。この両画像の一致度の出力としては、利用者が異なる場合に、警告音を発生させたり、表示画面にメッセージを表示したりする他、所定のメールアドレス宛にメッセージを送信する等が挙げられる。なお、アプリケーション実行部７４は、第１の撮像動作及び第２の撮像動作時には、表示部７３ａの画面上に被験者が顔の位置を合わせるための輪郭を表示させ、この輪郭に顔を合わせるように指示する機能も備えている。
携帯型の端末７ａは、画像データを事業者の営業所に設置されたコンピュータに送信する。固定型の端末７ｂは、画像データをメモリ７５に保存する。

呼気成分測定方法
上述した呼気成分測定システムを動作させることで、本発明の呼気成分測定方法を実施することができる。図９は、本実施形態に係る呼気成分測定方法を示すフローチャートである。

図９に示すように、先ず、被験者が電源スイッチ１２を押下すると（Ｓ１０１）、制御部１００は、呼気成分測定プログラムを起動させる（Ｓ１０２）。この際、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａにおいて、測定可能になるまでの所定時間（例えば約５秒）、カウントダウンの動画像と待機の指示とを表示させる（Ｓ１０３）。

動作制御部１０２は、第１の撮像指示信号を情報処理端末７に送出する（Ｓ１０４）。情報処理端末７では、第１の撮像指示信号を受信すると（Ｓ２０１）、プログラム立ち上げ時の待機時間（例えば５秒間）において、アプリケーション実行部７４は、デジタルカメラ７７により被験者の顔を撮影する第１の撮像動作を実行する（Ｓ２０２）。その後、呼気成分測定装置１０の表示情報生成部１０３は、待機時間の終了後、マウスピース３０に呼気を所定時間（５秒間）、吹きかける指示を表示部１１ａの画面上に表示させる（Ｓ１０５）。

そして、被験者がマウスピース３０を用いて呼気を吹きかけると、吹込口３１から吹き込まれた呼気が呼気流路３３を通過するとともに、突起２１に形成された導入孔を通じて呼気成分測定装置１０内部に呼気が流入される。呼気成分測定装置１０内部に呼気が流入されるとともに、マウスピース３０では音が発生する。

呼気流入判断部１０１は、音響センサ１６の検出結果に基づいて、音響レベルを算出して、音響レベルを監視する。呼気流入判断部１０１は、先ず、音響センサ１６から検出された音響レベルが所定のしきい値を越えるかを判断する（Ｓ１０８）。ここで、音響レベルがしきい値を越えない場合には（Ｓ１０８における“Ｎ”）、音響レベルがしきい値を越えるまで待機する。

一方、音響レベルがしきい値を越える場合には（Ｓ１０８における“Ｙ”）、呼気流入判断部１０１は、測定開始から所定時間（例えば５秒間）をカウントしつつ（Ｓ１０９）、その所定時間内において、音響センサ１６によって検出された音響レベルが継続して所定のしきい値を越えるか否かを判断する（Ｓ１１０）。

呼気流入判断部１０１は、音響レベルが継続してしきい値を越えない場合には、アルコール濃度測定不可であると判断する（Ｓ１１０における“Ｎ”）。その情報は、表示情報生成部１０３に入力され、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａの画面上にエラー表示と、吹き込みのやり直しの指示を表示させる（Ｓ１１９）。

一方、音響センサ１６で検知された音響レベルが、継続して所定のしきい値を越える場合には（Ｓ１１０における“Ｙ”）、動作制御部１０２は、ソレノイド１８を駆動させて、エアバレル１７内の空気をガスセンサ１５側に送り出す（Ｓ１１１）。

しきい値を越える圧力が継続的に計測された後に、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ１５に戻すことにより、ガスセンサでのアルコール測定に十分な量の呼気を被験者から取得することができる。被験者は、アルコール測定結果を得るためには、深く息を吸って長い時間呼気を出し続けなければならない。被験者が少しの量だけ呼気を呼気成分測定装置１０に供給して、低いアルコール濃度を示す測定結果を得ようとしても、吹き込みのやり直しが指示される。

アルコール濃度測定部１０５は、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコール濃度を測定（解析）する（Ｓ１１３）。この際、動作制御部１０２は、出力インターフェース１１を制御して、被験者に呼気の吹き込みの終了を指示する。また、動作制御部１０２は、第２の撮像指示信号を情報処理端末７に送信する（Ｓ１１３）。情報処理端末７では、第２の撮像指示信号を受信すると（Ｓ２０３）、アプリケーション実行部７４は、アルコール濃度測定終了後に、デジタルカメラ７７により被験者を撮像する第２の撮像動作を実行する（Ｓ２０４）。

その後、画像比較部７４ａは、第１の撮像動作及び第２の撮像動作によって撮像された被験者の画像データ（すなわち第１の静止画のデータと第２の静止画のデータ）を比較し、顔認識処理によって両方の画像データの利用者が一致するか否かを判断する（Ｓ２０５）。画像データの利用者が一致しない場合には（Ｓ２０５における“Ｎ”）、エラー処理を実行する（Ｓ２０６）。エラー処理では、画像比較部７４ａは、両方の画像の利用者が不一致であることを示すデータを生成する。

呼気成分測定装置１０では、アルコール濃度測定部１０５が検知対象ガス成分のアルコール濃度の測定（解析）を終了すると、判定部１０４にその測定結果であるアルコール濃度の情報が入力され、判定部１０４は、算出されたアルコール濃度と所定のしきい値を比較する（Ｓ１１５）。呼気中のアルコール濃度がしきい値を越える場合には（Ｓ１１５における“Ｙ”）、判定部１０４は、運転不可であると判断し、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａの画面上に運転不可である旨を表示させる（Ｓ１１６）。このときアルコール濃度測定値を表示部１１ａの画面上に表示させてもよい。一方、アルコール濃度が、しきい値以下である場合には（Ｓ１１５における“Ｎ”）、判定部１０４は、運転可能であると判断し、表示情報生成部１０３は、運転可能である旨を表示させる（Ｓ１１７）。このときアルコール濃度測定値を表示部１１ａの画面上に表示させてもよい。

その後、呼気成分測定装置１０は、通信インターフェース２５を介して、情報処理端末７に、測定結果の情報を送信する（Ｓ１１８）。情報処理端末７では、測定結果情報を受信すると（Ｓ２０８）、測定結果と２回の撮像の画像データを保存または送信する（Ｓ２０９）。具体的には、情報処理端末７が固定型の端末７ｂであれば、固定型の端末７ｂのアプリケーション実行部７４は、測定結果と画像データと測定日時データと被験者の氏名を示すデータをメモリ７５内に保存する。ステップＳ２０６のエラー処理が行われた場合（２回の撮像の利用者が不一致である場合）には、固定型の端末７ｂのアプリケーション実行部７４は、利用者が不一致であることを示すデータもメモリ７５内に保存する。固定型の端末７ｂは、測定結果情報を表示部７３ａの画面上に表示してもよい。情報処理端末７が携帯型の端末７ａであれば、携帯型の端末７ａのアプリケーション実行部７４は、通信インターフェース７１を用いて、測定結果と画像データと測定日時データと被験者の氏名を示すデータを表す信号を事業者の営業所に設置されたコンピュータに無線で送信する。ステップＳ２０６のエラー処理が行われた場合（２回の撮像の利用者が不一致である場合）には、携帯型の端末７ａのアプリケーション実行部７４は、利用者が不一致であることを示すデータを表す報告も事業者の営業所に設置されたコンピュータに無線で送信する。本実施形態では、第１の撮像動作と第２の撮像動作で得られた画像の利用者が不一致である場合には、事業者の営業所の固定型の端末７ｂに両方の画像の利用者が不一致であることを示すデータが保存される。あるいは、事業者の営業所に、両方の画像の利用者が不一致であることを示す報告が送信される。事業者の営業所の職員は、被験者が呼気の吹き込みの前後で入れ替わったことを知る。つまり、事業者の営業所の職員は、不正行為を行った信頼できない被験者の存在を知ることができる。

本実施形態では、呼気成分測定装置１０で、運転可否の判断を行い呼気成分測定装置１０に結果等を表示させるが、本発明はこれに限定するものではなく、アルコール濃度測定結果を情報処理端末７に送信し、情報処理端末７側で運転可否の判断を実行し、情報処理端末７側の表示部７３ａにおいて、運転可否の判断結果を表示させてもよい。

第１の撮像動作と第２の撮像動作で得られた画像の利用者が不一致である場合には、情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０にエラー信号を送信してもよく、このエラー信号を受信した呼気成分測定装置１０では、制御部１００が警告を表示部１１ａに表示し、表示部１１ａによって被験者に再度呼気の吹き込みを指示し、アルコール測定をやり直させてもよい。つまり情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０でのアルコール測定を再度被験者に促すためのエラー信号を呼気成分測定装置１０に送信してよい。また、このエラー信号を受信した呼気成分測定装置１０では、警告音を発生させてもよい。測定のやり直しがされた場合も、以前に利用者が不一致であったことを示すデータを情報処理端末７は保存または送信してよい。

さらに、上述した実施形態では、情報処理端末７に備えられたデジタルカメラ７７によって、被験者の顔を撮影するが、例えば、呼気成分測定装置１０にカメラを備えて、呼気成分測定装置１０で被験者の顔を撮影してもよい。

以上のように、実施形態によれば、被験者がマウスピースに呼気を吹き込むことで音が発生する。この音によって被験者が呼気を継続することを確認できる。したがって、被験者が故意に呼気を吹き込まなかったり、短時間だけマウスピースに呼気を吹き込んだりしても、マウスピースから音が鳴らず、そのような不正行為は直ちに発覚する。例えば、被験者を監視または監督する人間の目の前で、アルコール濃度の測定を行う場合には、被験者は継続的に呼気をマウスピースに吹き込まざるを得ない。呼気の継続の確認には音が利用されるので、呼気測定装置には圧力センサを設ける必要がない。実施の形態においては、呼気の継続の確認には音響センサ１６が使用されるが、被験者を監視または監督する人間の目の前で、アルコール濃度の測定を行う場合には、音響センサ１６の使用も必ずしも必要ない。また、音響センサを使用せずに監視または監督する人間の目の前で測定を行う場合は、マウスピースから発生する音を可聴音にすることが望ましいが、音響センサを使用する場合には、可聴音に限らず、音響センサが感知できる範囲の音を発生させても良い。

実施の形態に係る呼気成分測定装置１０においては、マウスピースで発生させられた音の音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、制御部がガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する。したがって、アルコール濃度の測定を行う場合には、被験者は継続的に呼気をマウスピースに吹き込まざるを得ない。呼気の継続の確認には音響センサ１６が使用されるが、圧力センサの使用に比べれば耐用寿命は長い。

変更例
上述した実施形態では、音響センサ１６を呼気成分測定装置１０に搭載するが、本発明は、これに限定するものではなく、呼気成分測定装置１０と通信可能な情報処理装置である情報処理端末７に搭載してもよい。次いで、音響センサを情報処理端末７に搭載した変形例について説明する。

本変更例においては、アプリケーション実行部７４が音響センサの検出結果に基づいて、音響レベルを算出して、音響レベルを監視する。アプリケーション実行部７４は、音響センサの検出結果に基づいて、呼気の流入開始と呼気の継続を判断する。マウスピース３０から発生された音の音響レベルが所定のしきい値以上となると、アプリケーション実行部７４は、所定時間（例えば約５秒間）をカウントしつつ、その所定時間内に音響レベルを継続的に検知する。

アプリケーション実行部７４は、しきい値以上の音響レベルが所定時間（例えば５秒間）以上継続しない場合には、呼気中のアルコール濃度を検出するために不十分な吹込みであると判断し、表示部７３ａの画面上に測定不可である旨と、再度、被験者に吹き直しを指示する情報を表示させる。これに代えてあるいはこれに加えて、アプリケーション実行部７４は、エラー信号を呼気成分測定装置１０に送信し、呼気成分測定装置１０がエラー信号を受信すると、制御部１００が警告を表示部１１ａに表示し、表示部１１ａによって被験者に再度呼気の吹き込みを指示し、アルコール測定をやり直させてもよい。つまり情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０でのアルコール測定を再度被験者に促すためのエラー信号を呼気成分測定装置１０に送信してよい。一方、アプリケーション実行部７４は、しきい値以上の音響レベルが、所定時間（例えば５秒間）継続した場合には、ソレノイドを駆動させる信号を呼気成分測定装置１０に送出する。呼気成分測定装置１０の駆動制御部１０２は、この信号を取得すると、ソレノイド１８を駆動させて、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ１５に押し戻し、ガスセンサ１５を駆動させて呼気中のアルコール濃度を検知させる。

１……呼気成分測定アセンブリ、７……情報処理端末、１０……呼気成分測定装置、１１……出力インターフェース、１１ａ……表示部、１２……電源スイッチ、１３……入力インターフェース、１３ａ……表示部、１４……取付部、１５……ガスセンサ、１５……該ガスセンサ、１６……音響センサ、１７……エアバレル、１８……ソレノイド、１９……係合片、２１……突起、２２、２３……流路、２５……通信インターフェース、２８……メモリ、３０……マウスピース、３１……吹込口、３２……排出口、３３……呼気流路、３４……貫通孔、３５……共鳴部、３６……仕切壁（音発生部）、３７……係合孔、７１……通信インターフェース、７２……入力インターフェース、７３……出力インターフェース、７３ａ……表示部、７４……アプリケーション実行部、７５……メモリ、１００……制御部、１０１……呼気流入判断部、１０２……駆動制御部、１０３……表示情報生成部、１０４……判定部、１０５……アルコール濃度測定部

Claims (6)

1. 被験者の呼気が吹き込まれる吹込口と、前記吹込口から吹き込まれた呼気を呼気成分測定装置に流入させる呼気流路と、前記呼気の流れにより音を発生させる音発生部とを備えるマウスピースと、
   前記マウスピースが取り付けられる呼気成分測定装置とを備え、
   前記呼気成分測定装置は、
   前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、
   前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、
   前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置と、
   前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部と
   を備えることを特徴とする呼気成分測定アセンブリ。
2. 前記呼気成分測定装置は、前記流路に流入した呼気を蓄積する膨張収縮可能な容器であるエアバレルと、
   前記流路の途中に設けられ、前記ガスセンサが内部に配置されたガスセンサ室と、
   前記エアバレルを収縮させて、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に導くソレノイドとをさらに備え、
   前記呼気成分測定装置の前記制御部は、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ソレノイドを駆動して、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に押し戻すことを特徴とする請求項１に記載の呼気成分測定アセンブリ。
3. 被験者の呼気が吹き込まれる吹込口と、前記吹込口から吹き込まれた呼気を呼気成分測定装置に流入させる呼気流路と、前記呼気の流れにより音を発生させる音発生部とを備えるマウスピースが取り付けられて、前記マウスピースとともに呼気成分測定アセンブリを構成する呼気成分測定装置であって、
   前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、
   前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、
   前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置と、
   前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部と
   を備えることを特徴とする呼気成分測定装置。
4. 前記流路に流入した呼気を蓄積する膨張収縮可能な容器であるエアバレルと、
   前記流路の途中に設けられ、前記ガスセンサが内部に配置されたガスセンサ室と、
   前記エアバレルを収縮させて、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に導くソレノイドとをさらに備え、
   前記制御部は、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ソレノイドを駆動して、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に押し戻すことを特徴とする請求項３に記載の呼気成分測定装置。
5. 被験者の呼気が吹き込まれる吹込口と、前記吹込口から吹き込まれた呼気を呼気成分測定装置に流入させる呼気流路と、前記呼気の流れにより音を発生させる音発生部とを備えるマウスピースと、前記マウスピースが取り付けられる呼気成分測定装置とを備える呼気成分測定アセンブリと、
   前記呼気成分測定装置と通信可能な情報処理装置と
   を備え、
   前記呼気成分測定装置は、
   前記マウスピースの前記呼気流路から呼気が流入する流路と、
   前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサと、
   前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始する制御部とを備え、
   前記情報処理装置は、前記マウスピースで発生させられた音の音響レベルを測定する音響測定装置を備え、
   前記呼気成分測定装置の前記制御部は、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ガスセンサを用いたアルコール濃度の測定を開始することを特徴とする呼気成分測定システム。
6. 前記呼気成分測定装置は、前記流路に流入した呼気を蓄積する膨張収縮可能な容器であるエアバレルと、
   前記流路の途中に設けられ、前記ガスセンサが内部に配置されたガスセンサ室と、
   前記エアバレルを収縮させて、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に導くソレノイドとをさらに備え、
   前記呼気成分測定装置の前記制御部は、前記音響測定装置で測定される音響レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、前記ソレノイドを駆動して、前記エアバレルの内部の呼気を前記ガスセンサ室に押し戻すことを特徴とする請求項５に記載の呼気成分測定システム。

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