JP2010017357A - アルコール検知装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アルコール量を正確に計測し得るアルコール検知装置を簡易に構成する。
【解決手段】アルコール検知装置は、吹き込み口に吹き込まれた運転手(被験者)の呼気に含まれるアルコール濃度を検出するアルコールセンサ11と、運転席に着座した運転手を撮影するカメラ13と、カメラ13により撮影された運転手の画像に基づいて、吹き込み口と運転手との距離又は該距離と相関関係にある距離相関値を算出するアルコール検知ECU20のマイコン21(制御手段)と、マイコン21により算出された距離又は距離相関値が予め定められた設定範囲内にないとき運転手にその旨を報知する音声装置14及び表示装置15(報知手段)とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明はアルコール検知装置に関する。
この種のアルコール検知装置は、通常、アルコールセンサを備えており、吹き込み口に吹き込まれた呼気からその呼気に含まれるアルコール濃度を検出する(例えば、下記特許文献1参照)。また、アルコールセンサを備える代わりに、被験者を撮影するカメラを備えたものもある(例えば、下記特許文献2参照)。この特許文献2では、カメラにより撮影された画像と、予め記憶されている被験者の平常時画像とに基づいて、被験者の酒気帯び度を検出するようにしている。
特開2004−305494号公報 特開2007−295946号公報
上記特許文献1に記載されたアルコールセンサを用いてアルコール濃度を検出する装置によれば、飲酒運転を防止するためのシステムを簡易に構成することができる。しかしながら、呼気に含まれるアルコール量を正確に計測するためには、吹き込み口と運転手の口との距離等を一定に保つ必要があるが、従来技術ではその点を考慮に入れていないため、アルコール量を正確に計測することが困難であった。
本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、アルコール量を正確に計測し得るアルコール検知装置を簡易に構成することにある。
上記目的を達成するため、本発明のアルコール検知装置は、吹き込み口に吹き込まれた被験者の呼気に含まれるアルコール濃度を検出するアルコールセンサと、運転席に着座した被験者を撮影するカメラと、カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて、吹き込み口と被験者との距離又は該距離と相関関係にある距離相関値を算出する制御手段と、制御手段により算出された距離又は距離相関値が予め定められた設定範囲内にないとき被験者にその旨を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする。この場合、報知手段は、例えば、被験者に音声で報知する音声装置であるとよく、また被験者が視認可能な態様で表示する表示装置であってもよい。
本発明のアルコール検知装置においては、カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて、制御手段により吹き込み口と被験者との距離又は距離相関値が算出される。そして、制御手段により算出された距離又は距離相関値が予め定められた設定範囲内にないとき、報知手段によりその旨が被験者に報知される。
被験者への成り済ましを防止する観点から、被験者自身がアルコール計測を行ったか否かを判断するために、今後、カメラを用いることが十分に予想される。したがって、この場合には、カメラを有効活用することで、アルコール検知装置の簡易化を図りつつ、呼気が吹き込み口に十分入るよう被験者が吹き込み口に顔を近づけるよう、あるいは遠ざけるように促すことで、アルコール濃度を正確に計測できるようになる。
本発明の実施に際して、制御手段は、さらにカメラにより撮影された被験者の画像に基づいて、吹き込み口に対する被験者の顔向き角度を算出し、報知手段は、制御手段により算出された顔向き角度に基づいて被験者の顔面が吹き込み口と平行でないとき被験者にその旨を報知するものであると好適である。
これによれば、呼気が吹き込み口に十分入るよう被験者が吹き込み口に対して顔の向きを変えるように促すことで、アルコール濃度の計測精度をより一層高めることができる。
また、前記距離相関値は、カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて算出された顔の全体又は一部の大きさを示す数値とすることができる。吹き込み口と被験者との距離が遠いほど、被験者の画像は小さくなり、逆に吹き込み口と被験者との距離が近いほど、被験者の画像は大きくなる。したがって、カメラにより撮影された被験者の画像を使用すれば、吹き込み口と被験者との距離を簡易に特定することが可能である。
また、アルコール検知装置は、被験者が口元へ近づけて呼気を吹き込む携帯式のケースを有するものであり、アルコールセンサ及びカメラがケースに組み込まれているものでもよい。これによれば、アルコール検知装置をより一層コンパクトに構成することができる。
a.第1実施形態
以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。図1は第1実施形態に係るアルコール検知装置を構成するアルコールセンサ等の配置構成図、図2はアルコール検知装置のブロック図である。このアルコール検知装置は、アルコールセンサ11、測定開始スイッチ12、カメラ13、音声装置14、表示装置15、及びこれらとハーネスを介して接続されたアルコール検知ECU20で構成されている。
アルコールセンサ11は、例えばインストルメントパネル10におけるコンビネーションメータの周辺部位に設けられている。すなわち、インストルメントパネル10には、運転席D側に開口する吹き込み口10aを通してインストルメントパネル10外へ吹き出されるように呼気流路P1が形成されており、アルコールセンサ11が呼気流路P1上に配置されている。
アルコールセンサ11は、例えば白金製のコイルに酸化スズ等の金属酸化物をコーティングしてなる半導体センサであり、基板の通電によってセンサ部が所定温度に加熱されると、その表面にアルコール分子が吸着され、センサ部の電気抵抗値が変化するものである。アルコールセンサ11は、このときの電気抵抗値をアルコール検知ECU20のマイコン21に出力する。なお、アルコールセンサ11は、半導体センサに限らず、例えば電気化学反応による起電力の変化を利用したものや、アルコール蒸気の分子が特定の波長の赤外線を吸収する特性を利用したものを用いてもよい。
測定開始スイッチ12は、例えば接点のオンオフが切り替わるメカニカルスイッチであり、例えばステアリングホイールSWのスポーク部に設けられている。測定開始スイッチ12のオン操作により、アルコールセンサ11が起動される。
カメラ13は、例えばCCD(Charge Coupled Device)や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサを備えた赤外線カメラであり、運転手Dの顔部を撮影できるように、例えばインストルメントパネル10の上部に設けられている。測定開始スイッチ12がオン操作されると、カメラ13には、マイコン21から所定の短い時間間隔で作動開始信号が入力される。カメラ13は、この作動開始信号を受けて、運転手Dの顔部を撮影し、その画像データをマイコン21に出力する。
音声装置14(報知手段)は、例えばスピーカ14aと音声合成回路14bとを備えている。音声装置14は、マイコン21からの制御指令に応じて、メモリ22に予め記憶された音声データに基づいてアルコール計測状況、アルコール計測結果に基づく車両運転の可否などを音声メッセージにより出力する。
表示装置15(報知手段)は、マイコン21からの制御指令に応じて、カメラ13による撮影画像をディスプレイ15aに表示する。なお、音声装置14及び表示装置15として、ナビゲーション装置を用いることが可能である。
アルコール検知ECU20は、マイコン21、メモリ22及び通信IC23を備えている。マイコン21(制御手段)は、CPU、ROM、RAM、入出力部(I/O)などを主要構成部品としており、ROMに記憶されている図3の飲酒運転防止プログラムを繰り返し実行する。このマイコン21は、アルコールセンサ11からのセンサ信号に基づいてアルコール濃度を計測し、アルコール濃度の計測結果に応じてスタータリレーをオン又はオフするための制御信号を通信IC23を介して車内LAN40に向けて送信する。
また、マイコン21は、カメラ13により撮影された運転手Dの顔の全体(或いは顔の一部)の画像に基づいて運転手Dの顔の大きさを数値化し(本発明の距離相関値を算出することに相当)、その数値が予め定められた設定範囲内になければその数値が設定範囲内に収まるように、運転手Dに対して顔を吹き込み口10aに近づける旨、又は運転手Dに対して顔を吹き込み口10aから遠ざける旨を報知すべく音声装置14及び表示装置15の動作を制御する。
さらに、マイコン21は、例えば特開2001−243466号公報に記載の周知の方法を用いて、カメラ13により撮影された運転手Dの顔の全体(或いは顔の一部)の画像に基づき、吹き込み口10aに対する運転手Dの顔向き角度を計算する。この顔向き角度は、運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行となる位置(運転手Dの呼気が吹き込み口10aに最も入りやすい位置)を基準位置とし、基準位置よりも運転手Dの顔面が下向きのときを負の角度で表し、基準位置よりも運転手Dの顔面が上向きのときを正の角度で表すように計算される。そして、運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行でなければ、運転手Dに対して顔を上に向ける旨、又は運転手Dに対して顔を下に向ける旨を報知すべく音声装置14及び表示装置15の動作を制御する。
メモリ22には、運転手Dと吹き込み口10aとの距離が適正であるときの運転手Dの顔の大きさを表す基準値データと、運転手Dの顔の輪郭を表す輪郭線データとが互いに関連付けられて記憶されている。また、メモリ22には、運転手Dの顔面と吹き込み口10aとが平行であるときの運転手Dの顔の輪郭を表す輪郭線データが記憶されている。通信IC23は、車内LAN40に接続されていて、マイコン21からの制御信号を車内LAN40を経由してエンジンECU30に送信する。エンジンECU30は、マイコン21からの制御信号に基づいて、スタータリレーをオン又はオフ(インターロック)する。
次に、上記のように構成した第1実施形態の作動について図3の飲酒運転防止プログラムを用いて説明する。運転手Dが運転席Sに着座して測定開始スイッチ12をオン操作すると(S11)、アルコールセンサ11が起動するとともに、マイコン21からの作動開始信号を受けてカメラ13が運転手Dの顔部を所定の短い時間間隔で撮影する(S12)。
次に、マイコン21は、カメラ13の画像データを読み込む。(S13)読み取った画像デ−タを画像処理(例えば、顔の全体又は一部を2値化処理)し、顔の大きさの指標となる数値、例えば顔の面積(或いは顔の周長等)を計算し、メモリ22に記憶する(S14)。また、読み取った画像デ−タから顔向き角度を計算し、メモリ22に記憶する(S15)。そして、求めた顔の大きさの指標となる数値をメモリ22に予め記憶されている基準位置での数値と比較する(S16)。この基準位置での数値は、運転手Dと吹き込み口10aとの距離が適正であるときの運転手Dの顔の大きさを表す値に設定されている。なお、図示は省略するが、カメラ13の画像データに基づいて、アルコール計測を行う被験者と運転手Dとが一致するか否かの判定を行い、アルコール計測を行う被験者と運転手Dとが一致しない場合は、ステップS16以降の処理を実行しないように構成されている。
比較の結果、求めた数値が基準位置での数値よりも小さいとき、すなわち運転手Dの顔の位置が基準位置よりも遠いと判定したときは(S16:Yes)、例えば「顔を近づけて下さい」等の音声メッセージを音声装置14に出力させる(S17)。また、マイコン21は、例えば図4にて破線で示すような顔の撮影画像(図4では顔の輪郭線のみを破線で表示してある)と、実線で示すような基準位置での顔の輪郭線とを表示装置15のディスプレイ15aに表示させる(S18)。これにより、運転手Dは、現在の顔の位置が吸い込み口10aから離れ過ぎていることを視覚及び聴覚の両面から認識することができる。
一方、求めた数値が基準位置での数値よりも大きいとき、すなわち運転手Dの顔の位置が基準位置よりも近いと判定したときは(S16:Yes)、例えば「顔を遠ざけて下さい」等の音声メッセージを音声装置14に出力させる(S17)。また、マイコン21は、例えば図4にて二点鎖線で示すような顔の撮影画像(図4では顔の輪郭線のみを二点鎖線で表示してある)と、実線で示すような基準位置での顔の輪郭線とを表示装置15のディスプレイ15aに表示させる(S18)。これにより、運転手Dは、現在の顔の位置が吸い込み口10aに近づき過ぎていることを視覚及び聴覚の両面から認識することができる。求めた数値が基準位置での数値よりも小さいか、又は大きい状態が続く場合は、ステップS12〜S18の処理が繰り返し実行される。
ステップS12〜S18の処理が繰り返し実行されている状態から、運転手Dが顔の位置を修正することで、求めた数値が設定範囲内に収まれば、すなわち運転手Dと吹き込み口10aとの距離がアルコール量を正確に検出可能な範囲内に収まれば(S16:No)、ステップS19に進む。
ステップS19では、ステップS15で求めた顔向き角度に基づいて、運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行であるか否かを判定する。なお、ステップS19における判定処理は、運転手Dの顔面と吹き込み口10aとの厳密な意味での平行関係を判定するものではなく、運転手Dの呼気が吹き込み口10aに十分入る程度の略平行関係も含まれるよう所定角度の範囲内であれば平行と判定されるように構成されている。
運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行でないと判定したとき(S19:No)、求めた顔向き角度に応じて運転手Dの顔が下向きであれば、例えば「顔を上に向けて下さい」等の音声メッセージを音声装置14に出力させる(S20)。また、マイコン21は、図4で示したのと同様にして、顔の撮影画像と、基準位置での顔の輪郭線とを表示装置15のディスプレイ15aに表示させる(S18)。これにより、運転手Dは、現在の顔の向きが吸い込み口10aに対して下に向き過ぎていることを視覚及び聴覚の両面から認識することができる。
一方、運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行でないと判定したとき(S19:No)、求めた顔向き角度に応じて運転手Dの顔が上向きであれば、例えば「顔を下に向けて下さい」等の音声メッセージを音声装置14に出力させる(S20)。また、マイコン21は、図4で示したのと同様にして、顔の撮影画像と、基準位置での顔の輪郭線とを表示装置15のディスプレイ15aに表示させる(S18)。これにより、運転手Dは、現在の顔の向きが吸い込み口10aに対して上に向き過ぎていることを視覚及び聴覚の両面から認識することができる。求めた顔向き角度が平行でない状態が続く場合は、ステップS12〜S16,S19,S20,S18の処理が繰り返し実行される。
ステップS12〜S16,S19,S20,S18の処理が繰り返し実行されている状態から、運転手Dが顔の位置を修正することで、運転手Dの顔面が吸い込み口10aと平行になれば(S19:Yes)、ステップS21に進む。
ステップS21では、マイコン21は、例えば「呼気を吹きかけて下さい」等の音声メッセージを音声装置14に出力させる。そして、マイコン21は、アルコールセンサ11からのセンサ信号に基づいてアルコール濃度を計算し(S22)、アルコール濃度の計算が完了すると(S23:Yes)、計算されたアルコール濃度の測定値を表示装置15のディスプレイ15aに表示させるとともに、そのアルコール濃度が所定の閾値以下であるか否かを判定する(S24)。
この場合、運転手Dが飲酒状態になければ(S24:Yes)、マイコン21は、例えば「運転可能です」等の音声メッセージを音声装置14に出力させ(S25)、スタータリレーをオンするようエンジンECU30に制御信号を送信する(S26)。
一方、運転手Dが飲酒状態にあれば(S24:No)、マイコン21は、例えば「アルコールを検出しました。運転できません」等の音声メッセージを音声装置14に出力させ(S27)、スタータリレーをオフするようエンジンECU30に制御信号を送信する(S28)。これにより、運転手Dが飲酒状態にある場合は、車両を走行させることが禁止される。
以上の説明からも明らかなように、この第1実施形態では、カメラ13により撮影された運転手Dの画像に基づいて、マイコン21により吹き込み口10aと運転手Dとの距離相関値が算出される。そして、マイコン21により算出された距離相関値が予め定められた設定範囲内にないとき、音声装置14及び表示装置15によりその旨が運転手Dに報知される。
これにより、運転手Dへの成り済ましを防止する等の観点から、車両に搭載されたカメラ13を有効活用することで、アルコール検知装置の簡易化を図りつつ、呼気が吹き込み口10aに十分入るよう運転手Dが吹き込み口10aに顔を近づけるよう、あるいは遠ざけるように促すことで、アルコール量を正確に計測できるようになる。
また、上記第1実施形態では、マイコン21によって、カメラ13により撮影された運転手Dの画像に基づいて、吹き込み口10aに対する運転手Dの顔向き角度が計算される。そして、マイコン21により計算された顔向き角度に基づいて運転手Dの顔面が吹き込み口10aと平行でないとき、音声装置14及び表示装置15によりその旨が運転手Dに報知される。その結果、呼気が吹き込み口に十分入るよう運転手Dが吹き込み口10aに対して顔の向きを変えるように促すことで、アルコール濃度の計測精度をより一層高めることができる。
なお、上記第1実施形態では、ステップS17及びS18の処理の実行により、視覚及び聴覚の両面から現在の顔の位置が適正ではない(基準位置よりも遠い又は近い)ことを認識できるように構成したが、ステップS17及びS18のうち少なくとも一方の処理のみを実行するように構成してもよい。
また、上記第1実施形態では、ステップS18及びS20の処理の実行により、視覚及び聴覚の両面から現在の顔の位置が適正ではない(基準位置よりも下向き又は上向き)ことを認識できるように構成したが、ステップS18及びS20のうち少なくとも一方の処理のみを実行するように構成してもよい。なお、ステップS19の処理及びこれに関連する処理(ステップS15,S20)は省略することが可能である。
また、上記第1実施形態では、カメラ13の画像に基づいて顔の大きさの指標となる数値(距離相関値)を求め、求めた数値と基準位置での数値とを比較して、吹き込み口10aと運転手Dとの距離が適正であるか否かを間接的に判断するようにしたが、カメラ13の画像に基づいて吹き込み口10aと運転手Dとの距離を算出し、算出した距離から吹き込み口10aと運転手Dとの距離が適正であるか否かを直接的に判断するようにしてもよい。
また、表示装置15のディスプレイ15aに顔の撮影画像を表示することに加えて又は代えて、例えば3つのLEDを用いた表示(バロメータ表示)を行う構成としてもよい(顔の位置が基準位置よりも近いときは赤色点灯表示、遠いときは青色点灯表示、適切な距離であれば緑色点灯表示など)。
b.第2実施形態
上記第1実施形態では、アルコールセンサ11がインストルメントパネル10に固定されるように構成したが、これに限らず、例えば図5に示すように、運転手Dが口元へ近づけて呼気を吹き込む携帯式(ハンディー式)のケース100を有し、アルコールセンサ111、測定開始スイッチ112、カメラ113、音声装置114、表示器116及びアルコール検知ECU120がケース100に組み込まれるように構成してもよい。
ケース100の正面壁101には、吹き込み口101aが形成され、ケース100の背面壁102には、吹き込み口101aとほぼ同軸上に吹き出し口102aが形成されており、ケース100の内部には、吹き込み口101aに吹き込まれた呼気が吹き出し口102aを通して外部へ吹き出されるように呼気流路P2が形成されている。
アルコールセンサ111は、センサ部111aと基板111bとを有し、基板111bが呼気流路P2の一部を形成するようにケース100内部に組み込まれ、センサ部111aが呼気流路P2側へ突出配置されている。
測定開始スイッチ112は、例えば接点のオンオフが切り替わるメカニカルスイッチであり、ケース100の正面壁101に外側へ突出配置されている。この測定開始スイッチ112は、下向きの変位(ケース100の内側へ進む方向)により接点がオンとなり、上向きの変位(ケース100の外側へ進む方向)により接点がオフとなる。測定開始スイッチ112のオン操作により、アルコールセンサ111が起動される。
カメラ113は、上記第1実施形態のカメラを小型化したものであり、ケース100の正面壁101にて吹き込み口101aの近傍に形成された開口孔101bを通して運転手Dを撮影可能とされている。
音声装置114は、例えばブザーであり、運転手Dと吹き込み口101aとの位置関係を音で運転手Dに報知する。具体的には、運転手Dと吹き込み口101aとの距離が設定範囲内であって、精度の高いアルコール濃度の計測が可能な状態では、音声装置114が例えば「ピッピッ」等、短い長さの音を繰り返し発生する。一方、運転手Dと吹き込み口101aとの距離が設定範囲を超える場合であって、精度の高いアルコール濃度の計測が不能な状態では、音声装置114が例えば「ピー」等、音を切らずに長い音を発生する。
表示器116は、例えばLEDディスプレイであり、計算されたアルコール濃度の測定値を表示する。表示器116は、ケース100の正面壁101に外側から視認可能な態様で配置されている。
この第2実施形態によれば、アルコール検知装置をより一層コンパクトに構成することができる。なお、音声装置114、表示器116に加えて又は代えて、上記第1実施形態と同様の音声装置14、表示装置15を使用し、この第2実施形態においても、図3の飲酒運転防止プログラムを実行する構成としてもよい。
また、この第2実施形態においても、例えば3つのLEDを用いた表示(バロメータ表示)を行う構成として、運転手Dと吹き込み口101aとの位置関係を報知するようにしてもよい(顔の位置が基準位置よりも近いときは赤色点灯表示、遠いときは青色点灯表示、適切な距離であれば緑色点灯表示など)。
本発明の第1実施形態に係るアルコール検知装置を構成するアルコールセンサ等の配置構成図。 図1のブロック図。 図2のアルコール検知ECUのマイコンにより実行される飲酒運転防止プログラムを示すフローチャート。 顔の撮影画像と基準位置での顔の輪郭線とが表示装置のディスプレイに表示される場合を示す模式図。 本発明の第2実施形態に係り、(a)はアルコール検知装置の正面図。(b)は(a)のA−A断面図。
符号の説明
10 インストルメントパネル
10a,101a 吹き込み口
11,111 アルコールセンサ
12,112 測定開始スイッチ
13,113 カメラ
14,114 音声装置(報知手段)
15 表示装置(報知手段)
20,120 アルコール検知ECU
21 マイコン(制御手段)
22 メモリ
23 通信IC
30 エンジンECU
40 車内LAN
100 ケース

Claims (6)

  1. 吹き込み口に吹き込まれた被験者の呼気に含まれるアルコール濃度を検出するアルコールセンサと、
    運転席に着座した被験者を撮影するカメラと、
    前記カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて、前記吹き込み口と前記被験者との距離又は該距離と相関関係にある距離相関値を算出する制御手段と、
    前記制御手段により算出された距離又は距離相関値が予め定められた設定範囲内にないとき前記被験者にその旨を報知する報知手段と、
    を備えることを特徴とするアルコール検知装置。
  2. 前記制御手段は、さらに前記カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて、前記吹き込み口に対する前記被験者の顔向き角度を算出し、前記報知手段は、前記制御手段により算出された顔向き角度に基づいて前記被験者の顔面が前記吹き込み口と平行でないとき前記被験者にその旨を報知する請求項1に記載のアルコール検知装置。
  3. 前記距離相関値は、前記カメラにより撮影された被験者の画像に基づいて算出された顔の全体又は一部の大きさを示す数値である請求項1又は2に記載のアルコール検知装置。
  4. 前記報知手段は、前記被験者に音声で報知する音声装置である請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルコール検知装置。
  5. 前記報知手段は、前記被験者が視認可能な態様で表示する表示装置である請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルコール検知装置。
  6. 前記アルコール検知装置は、被験者が口元へ近づけて呼気を吹き込む携帯式のケースを有するものであり、前記アルコールセンサ及び前記カメラが前記ケースに組み込まれている請求項1〜5のいずれか1項に記載のアルコール検知装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017504231A (ja) * 2013-11-21 2017-02-02 クアルコム,インコーポレイテッド スニッフィングスマートフォン

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