JP2010091502A

JP2010091502A - Alcohol detector

Info

Publication number: JP2010091502A
Application number: JP2008263617A
Authority: JP
Inventors: Shoji Kitanoya; 昇治北野谷
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: JP5119118B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alcohol detector judging whether exhalation is normally measured and capable of simply and accurately detecting the concentration of the alcohol contained in the exhalation. <P>SOLUTION: The alcohol detector 1 includes an alcohol detecting part 10 having an alcohol detecting electrode, a first reference electrode and an oxygen ion conductive first solid electrolyte layer and selectively detecting the alcohol in the exhalation, a hydrogen gas detecting part 20 having a hydrogen gas detecting electrode, a second reference electrode and an oxygen ion conductive second solid electrolyte layer and detecting the hydrogen gas in the exhalation, and a determining part 5 for determining whether the exhalation is normally measured according to the detection result of the hydrogen gas detecting part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、呼気に含まれるアルコール濃度を検知するアルコール検出器に関するものである。 The present invention relates to an alcohol detector that detects an alcohol concentration contained in exhaled breath.

近年、飲酒による交通事故の増大に伴い、運転手の呼気中のアルコール濃度を測定する酒気帯び運転調査が頻繁に行われるようになっている。又、自動車等の車両にアルコール検出器を搭載し、呼気中のアルコール濃度が多い場合は運転できないよう、イグニッションにインターロックを掛けるアルコール・イグニッション・インターロックシステムが提案されている。
しかしながら、運転手（被験者）が自身の息の代わりに大気をビニル袋等に捕集してアルコール検出器に吹き付けたり、浅い呼吸をして肺に近い深部の呼気が出ないようにして、不正な測定結果を得ることがあり、対策が必要になっている。 In recent years, with the increase in traffic accidents due to drinking, drunk driving surveys for measuring the alcohol concentration in the driver's breath have been frequently conducted. In addition, an alcohol / ignition / interlock system has been proposed in which an alcohol detector is mounted on a vehicle such as an automobile and the ignition is interlocked so that the vehicle cannot be operated when the alcohol concentration in the exhalation is high.
However, if the driver (subject) collects air in a vinyl bag instead of his breath and blows it on an alcohol detector, or breathes shallowly and does not emit deep breaths close to the lungs, it is illegal. Measures may be obtained and countermeasures are required.

このようなことから、呼気中アルコール濃度の測定の際、併せて呼気中のＣＯ_２ガス濃度をも測定し、ＣＯ_２ガス濃度に応じてアルコール濃度の測定結果を補正する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
又、ガスセンサと音声センサとを呼気測定器に併設し、音声センサを用いて被験者の声の調子が一定になった時に、呼気が一定の吹付状態になったと判定してアルコール濃度を測定する提案されている（例えば特許文献２参照）。 For this reason, a technique for measuring the concentration of CO ₂ gas in exhaled breath and measuring the concentration of alcohol in accordance with the CO ₂ gas concentration has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
Also, a gas sensor and a voice sensor are installed in the breath measuring device, and when the tone of the subject's voice becomes constant using the voice sensor, it is determined that the breath is in a constant blowing state and the alcohol concentration is measured. (See, for example, Patent Document 2).

特開２００４−２７９２２８号公報JP 2004-279228 A 特開２００２−３９９８１号公報JP 2002-39981 A

しかしながら、特許文献１記載の技術の場合、ＣＯ_２ガス濃度の測定に赤外線吸収式の装置を用いると、装置が高価で大型となり測定が容易に行えない。一方、ＣＯ_２ガスセンサとして、Ｌｉイオン伝導体やＮａイオン導電体の固体電解質を用いたものが存在するが、長期安定性が低いという問題がある。
又、特許文献２記載の技術の場合、被験者が一定の声の調子を出すのが難しく、測定に習熟する時間を要するという問題がある。又、戸外等の騒音の大きい環境では正確な測定が行えない可能性がある。
そこで、本発明は、呼気が正常に測定されたか否かを判定し、呼気に含まれるアルコール濃度を簡易かつ正確に検知することができるアルコール検出器を提供することを目的とする。 However, in the case of the technique described in Patent Document 1, if an infrared absorption type apparatus is used for measuring the CO ₂ gas concentration, the apparatus becomes expensive and large and cannot be measured easily. On the other hand, there are CO ₂ gas sensors using a solid electrolyte of Li ion conductor or Na ion conductor, but there is a problem that long-term stability is low.
In the case of the technique described in Patent Document 2, there is a problem that it is difficult for the subject to make a certain tone, and it takes time to master the measurement. In addition, there is a possibility that accurate measurement cannot be performed in a noisy environment such as outdoors.
Therefore, an object of the present invention is to provide an alcohol detector that can determine whether or not exhalation has been normally measured and can easily and accurately detect the alcohol concentration contained in the exhalation.

上記課題を解決するため、本発明のアルコール検出器は、アルコール検知電極と第１基準電極と第１固体電解質層とを有し、呼気中のアルコールを選択的に検知するアルコール検知部と、水素ガス検知電極と第２基準電極と第２固体電解質層とを有し、前記呼気中の水素ガスを検知する水素ガス検知部と、前記水素ガス検知部の検知結果に応じて、前記呼気が正常に測定されたか否かを判定する判定部とを備えたことを特徴としている。
このようにすると、呼気中に水素ガスが含まれていることを利用し、同質の固体電解質層を用いた水素ガス検知部により呼気が正常に測定されたか否かを判定できる。このため、従来の別方式の呼気中のＣＯ_２ガス濃度を測定する場合に比べ、アルコール検出器の構成を簡略化できる。又、戸外等の騒音の大きい環境でも測定が行え、故意に呼気を吹き込まない等の測定異常を検出し、呼気に含まれるアルコール濃度を簡易かつ正確に検知することができる。また、酸素イオン導電性の固体電解質を用いる事で、従来のLiイオン導電体やＮａイオン導電体の固体電解質を用いたものよりも長期安定性を向上する事ができる。 In order to solve the above problems, an alcohol detector according to the present invention includes an alcohol detection electrode, a first reference electrode, and a first solid electrolyte layer, and an alcohol detection unit that selectively detects alcohol in breath, hydrogen A gas detection electrode, a second reference electrode, and a second solid electrolyte layer; a hydrogen gas detection unit that detects hydrogen gas in the exhalation; and the expiration is normal according to a detection result of the hydrogen gas detection unit And a determination unit for determining whether or not the measurement is performed.
If it does in this way, it can judge whether exhalation was measured normally by the hydrogen gas detection part using the solid electrolyte layer of the same quality using the fact that hydrogen gas is contained in exhalation. For this reason, the configuration of the alcohol detector can be simplified as compared with the conventional case of measuring the CO ₂ gas concentration in the exhaled breath. In addition, measurement can be performed even in a noisy environment such as outdoors, and a measurement abnormality such as intentional inhalation cannot be detected, and the alcohol concentration contained in the exhalation can be detected easily and accurately. Further, by using an oxygen ion conductive solid electrolyte, the long-term stability can be improved as compared with a conventional Li ion conductor or Na ion conductor solid electrolyte.

前記判定部は、前記水素ガス検知部が検知した水素ガス濃度が閾値以上である場合に、前記呼気が正常に測定されたと判定するとよい。
このようにすると、呼気には水素ガスが１ｐｐｍ程度以上含まれているにも関わらず、呼気が正常に吹き込まれていない（不正に呼気を吹き込まない場合の他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）状態を判定部が識別できるので、アルコール濃度を正確に検知することができる。 The determination unit may determine that the exhalation has been normally measured when the hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas detection unit is greater than or equal to a threshold value.
In this case, although exhaled breath contains hydrogen gas of about 1 ppm or more, exhaled breath is not normally blown (in the case of not breathing improperly, measurement failure due to shallow breathing, etc.) In addition, since the determination unit can identify the state, the alcohol concentration can be accurately detected.

前記判定部は、前記水素ガス検知部が検知した水素ガス濃度が前記閾値以上で所定時間維持された場合に、前記呼気が正常に測定されたと判定するとよい。
このようにすると、一旦吹き込んだ呼気を止める等の異常な状態（不正に呼気を止める他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）に起因して水素ガス濃度が低下したことを判定部が識別できるので、アルコール濃度をより正確に検知することができる。 The determination unit may determine that the exhalation has been normally measured when the hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas detection unit is maintained at a predetermined value or more for a predetermined time.
In this way, the determination unit determines that the hydrogen gas concentration has decreased due to an abnormal state such as stopping exhaled breathing (including stopping breathing illegally, including measurement failures due to shallow breathing, etc.). Since it can be identified, the alcohol concentration can be detected more accurately.

前記アルコール検知電極は、下地電極と、該下地電極を覆いビスマスバナジウム酸化物を主成分とする選択反応層とから構成されているか、又は前記アルコール検知電極はビスマスバナジウム酸化物を主成分とするとよい。
このようにすると、水素ガスとアルコールの混合ガスから、アルコールのみを選択的に検知することができる。これは、ビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼するためと考えられる。このため、アルコール検知部の構成が簡易になり、アルコール濃度の測定精度も向上する。 The alcohol detection electrode is composed of a base electrode and a selective reaction layer that covers the base electrode and mainly contains bismuth vanadium oxide, or the alcohol detection electrode preferably contains bismuth vanadium oxide as a main component. .
In this way, only alcohol can be selectively detected from a mixed gas of hydrogen gas and alcohol. This is considered because hydrogen gas burns by bismuth vanadium oxide. For this reason, the configuration of the alcohol detector is simplified, and the alcohol concentration measurement accuracy is improved.

前記第１固体電解質層と前記第２固体電解質層とが共通になっていてもよい。
このようにすると、共通の固体電解質層上に、アルコール検知部及び水素ガス検知部が形成され、全体として１つの検知部を構成しているため、検知部がコンパクトになり、コスト低減の他、測定の安定性にも優れる。 The first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer may be common.
In this way, since the alcohol detector and the hydrogen gas detector are formed on the common solid electrolyte layer and constitute one detector as a whole, the detector becomes compact, in addition to cost reduction, Excellent measurement stability.

前記第１基準電極と前記第２基準電極とが共通になっていてもよい。
このようにすると、アルコール検知部及び水素ガス検知部の基準電極をも共通としたので、検知部がさらにコンパクトになる。 The first reference electrode and the second reference electrode may be common.
If it does in this way, since the reference electrode of the alcohol detection part and the hydrogen gas detection part was also made common, a detection part becomes still more compact.

この発明によれば、呼気が正常に測定されたか否かを判定し、呼気に含まれるアルコール濃度を簡易かつ正確に検知することができる。 According to the present invention, it is possible to determine whether or not exhalation has been normally measured, and to easily and accurately detect the alcohol concentration contained in the exhalation.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図を示す。
アルコール検出器１は、箱状の筐体２と、筐体２内に収容される回路基板４と、回路基板４に実装されるアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０と、回路基板４に実装される制御部５とを備えている。なお、制御部５が特許請求の範囲における「判定部」に相当する。
アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０は、詳しくは後述する固体電解質層を用いた板状センサであり、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の一端からそれぞれ突出する端子１５ａ〜１５ｄ及び端子２５ａ〜２５ｄを介し、回路基板４に実装されている。そして、回路基板の上面からアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０が突出し、それぞれアルコール及び水素ガスを検知するようになっている。又、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の周囲が円筒状の金属網７でそれぞれ覆われ、各検知部１０，２０を保護している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an alcohol detector according to a first embodiment of the present invention.
The alcohol detector 1 includes a box-shaped housing 2, a circuit board 4 accommodated in the housing 2, an alcohol detector 10 and a hydrogen gas detector 20 mounted on the circuit board 4, and a circuit board 4. And a control unit 5 to be mounted. The control unit 5 corresponds to a “determination unit” in the claims.
The alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 are plate sensors using a solid electrolyte layer, which will be described in detail later, and terminals 15a to 15d and terminals protruding from one ends of the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20, respectively. It is mounted on the circuit board 4 via 25a-25d. And the alcohol detection part 10 and the hydrogen gas detection part 20 protrude from the upper surface of a circuit board, and detect alcohol and hydrogen gas, respectively. Moreover, the circumference | surroundings of the alcohol detection part 10 and the hydrogen gas detection part 20 are each covered with the cylindrical metal net | network 7, and each detection part 10 and 20 is protected.

筐体２上面のうち、回路基板４からアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０が突出している部分は、この突出部を囲むように円筒状に張り出す測定室２ａを構成し、測定室２ａ上端が縮径して呼気導入口２ｂを形成している。又、呼気導入口２ｂと各検知部１０，２０との間における測定室２ａ内部にはガスフィルタ３が介装され、ガスフィルタ３より下側の測定室２ａの側壁に排気穴２ｃが開口している。そして、呼気導入口２ｂから導入された呼気がアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０でそれぞれ測定に供された後、排気穴２から流出するようになっている。 A portion of the upper surface of the housing 2 where the alcohol detection unit 10 and the hydrogen gas detection unit 20 protrude from the circuit board 4 constitutes a measurement chamber 2a projecting in a cylindrical shape so as to surround the protrusion, and the measurement chamber 2a. The upper end is reduced in diameter to form the breath introduction port 2b. A gas filter 3 is interposed inside the measurement chamber 2a between the breath introduction port 2b and each of the detection units 10 and 20, and an exhaust hole 2c is opened on the side wall of the measurement chamber 2a below the gas filter 3. ing. The exhaled air introduced from the exhalation inlet 2b is used for measurement by the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20, and then flows out from the exhaust hole 2.

制御部５は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備え、ＲＯＭ等に予め格納されたプログラムがＣＰＵにより実行されるマイクロコンピュータである。
又、回路基板４には電源スイッチ８及び表示部（ディスプレイ）９が実装され、電源スイッチ８が筐体２上面に露出し、アルコール検出器１の電源のオンオフを行えるようになっている。さらに、筐体２上面には表示部９を露出させるための表示窓２ｄが開口している。 The control unit 5 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory (ROM, RAM), and is a microcomputer in which a program stored in advance in a ROM or the like is executed by the CPU.
In addition, a power switch 8 and a display unit (display) 9 are mounted on the circuit board 4, and the power switch 8 is exposed on the upper surface of the housing 2 so that the alcohol detector 1 can be turned on and off. Further, a display window 2d for exposing the display unit 9 is opened on the upper surface of the housing 2.

図２は、アルコール検出器１の構成を示すブロック図である。制御部５はアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の動作を制御すると共に、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の検知結果を受信して、後述する判定を行い、判定結果を表示部９に表示する。
又、制御部５はアルコール検知部１０が有するヒータを制御するヒータ制御回路６ａを制御し、アルコール検知部１０を動作温度に加熱する。同様に、制御部５は水素ガス検知部２０が有するヒータを制御するヒータ制御回路６ｂを制御し、水素ガス検知部２０を動作温度に加熱する。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the alcohol detector 1. The control unit 5 controls the operations of the alcohol detection unit 10 and the hydrogen gas detection unit 20, receives the detection results of the alcohol detection unit 10 and the hydrogen gas detection unit 20, performs the determination described later, and displays the determination result on the display unit. 9 is displayed.
Further, the control unit 5 controls a heater control circuit 6a that controls a heater included in the alcohol detection unit 10 to heat the alcohol detection unit 10 to an operating temperature. Similarly, the control part 5 controls the heater control circuit 6b which controls the heater which the hydrogen gas detection part 20 has, and heats the hydrogen gas detection part 20 to operating temperature.

図３は、アルコール検知部１０の構成を示す平面図である。アルコール検知部１０は、長尺平板状の第１固体電解質層１３と、第１固体電解質層１３の片面に併設されるアルコール検知電極１１及び第１基準電極１２とを備えている。アルコール検知電極１１及び第１基準電極１２は、第１固体電解質層１３の一端側に配置されている。
アルコール検知電極１１から第１固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部１１ａが延び、リード部１１ａの末端が第１固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部１１ａの末端には電極パッド１１ｂが接続され、電極パッド１１ｂから第１固体電解質層１３の外部に端子１５ａが突出している。
同様に、第１基準電極１２から第１固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部１２ａが延び、リード部１２ａの末端が第１固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部１２ａの末端には電極パッド１２ｂが接続され、電極パッド１２ｂから第１固体電解質層１３の外部に端子１５ｂが突出している。 FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the alcohol detector 10. The alcohol detection unit 10 includes a long flat first solid electrolyte layer 13, and an alcohol detection electrode 11 and a first reference electrode 12 provided on one side of the first solid electrolyte layer 13. The alcohol detection electrode 11 and the first reference electrode 12 are disposed on one end side of the first solid electrolyte layer 13.
A lead portion 11 a extends from the alcohol detection electrode 11 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13, and the end of the lead portion 11 a is located on the other end side of the first solid electrolyte layer 13. An electrode pad 11b is connected to the end of the lead portion 11a, and a terminal 15a protrudes from the electrode pad 11b to the outside of the first solid electrolyte layer 13.
Similarly, the lead portion 12 a extends from the first reference electrode 12 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13, and the end of the lead portion 12 a is located on the other end side of the first solid electrolyte layer 13. An electrode pad 12b is connected to the end of the lead portion 12a, and a terminal 15b protrudes from the electrode pad 12b to the outside of the first solid electrolyte layer 13.

一方、第１固体電解質層１３の反対面には図示しない絶縁層が積層され、この絶縁層内に発熱抵抗体３０が埋設され、全体としてヒータを構成している。発熱抵抗体３０は、アルコール検知電極１１と第１基準電極１２の直下に位置する蛇行線状の発熱部３１と、発熱部３１から第１固体電解質層１３の長手方向に沿って延びる一対のリード部３２と、各リード部３２の末端にそれぞれ接続された２個の電極パッド３３とを有する。各電極パッド３３から第１固体電解質層１３の外部にそれぞれ端子１５ｃ、１５ｄが突出している。
なお、上記した各端子１５ａ〜１５ｄは、それぞれ対応する電極パッドにロウ付けされている。そして、アルコール検知部１０を図１の回路基板４に実装する際には、突出した各端子１５ａ〜１５ｄを回路基板４の対応する孔に挿入し、はんだ付け固定される。 On the other hand, an insulating layer (not shown) is laminated on the opposite surface of the first solid electrolyte layer 13, and a heating resistor 30 is embedded in the insulating layer, thereby constituting a heater as a whole. The heat generating resistor 30 includes a meandering heat generating part 31 positioned immediately below the alcohol detection electrode 11 and the first reference electrode 12 and a pair of leads extending from the heat generating part 31 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13. A portion 32 and two electrode pads 33 respectively connected to the ends of each lead portion 32. Terminals 15 c and 15 d protrude from the electrode pads 33 to the outside of the first solid electrolyte layer 13, respectively.
The terminals 15a to 15d are brazed to the corresponding electrode pads. When the alcohol detector 10 is mounted on the circuit board 4 of FIG. 1, the protruding terminals 15a to 15d are inserted into the corresponding holes of the circuit board 4 and fixed by soldering.

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。アルコール検知電極１１は、下地電極１１ｘと、下地電極１１ｘを覆いビスマスバナジウム酸化物を主成分とする選択反応層１１ｙとから構成されている。又、絶縁層１４が第１固体電解質層１３の下面に積層され、絶縁層１４内部に発熱抵抗体３０が埋設されている。 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. The alcohol detection electrode 11 includes a base electrode 11x and a selective reaction layer 11y that covers the base electrode 11x and contains bismuth vanadium oxide as a main component. An insulating layer 14 is laminated on the lower surface of the first solid electrolyte layer 13, and a heating resistor 30 is embedded in the insulating layer 14.

下地電極１１ｘはＡｕを主成分とし、第１基準電極１２はＰｔを主成分としている。又、選択反応層１１ｙに用いるビスマスバナジウム酸化物の組成としては特に限定されないが、例えばＢｉＶＯ_４が挙げられる。なお、本発明において「主成分」とは、含有率が５０％以上のことを指す。選択反応層１１ｙはガスを通過させるため、多孔質体である必要があるが、ビスマスバナジウム酸化物を焼成することで多孔質体を形成することができる。又、アルコール検知電極１１がビスマスバナジウム酸化物を主成分とする一層であってもよい。なお、ＢｉＶＯ_４は、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）粉末及び酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）粉末を１：１（モル比）混合して得られる。
ビスマスバナジウム酸化物を含む選択反応層１１ｙを設けると、水素ガスとアルコールの混合ガスから、アルコールのみを選択的に検知することができる。これは、ビスマスバナジウム酸化物により水素ガスが燃焼するためと考えられる。 The base electrode 11x has Au as a main component, and the first reference electrode 12 has Pt as a main component. Further, the composition of the bismuth vanadium oxide used for the selective reaction layer 11y is not particularly limited, and examples thereof include BiVO ₄ . In the present invention, the “main component” means that the content is 50% or more. The selective reaction layer 11y needs to be a porous body in order to allow gas to pass through, but the porous body can be formed by firing bismuth vanadium oxide. The alcohol detection electrode 11 may be a single layer mainly composed of bismuth vanadium oxide. BiVO ₄ is obtained by mixing vanadium oxide (V ₂ O ₅ ) powder and bismuth oxide (Bi ₂ O ₃ ) powder 1: 1 (molar ratio).
When the selective reaction layer 11y containing bismuth vanadium oxide is provided, only alcohol can be selectively detected from a mixed gas of hydrogen gas and alcohol. This is considered because hydrogen gas burns by bismuth vanadium oxide.

各リード部１１ａ、１２ａ、３２、各電極パッド１１ｂ、１２ｂ、３３、発熱抵抗体３０は、例えばＰｔやＰｄを主成分（合金含む）としている。各端子１５ａ〜１５ｄは、各種の導電線を用いることができる。
第１固体電解質層１３は、例えば部分安定化ジルコニアを主成分とし、ヒータの加熱によって活性化されて酸素イオン伝導性を示す。第１固体電解質層１３としては、例えばＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、ＳｃＳＺ（スカンジア安定化ジルコニア）、ＧＤＣ（ガドニアドープドセリア）、ＳＤＣ（サマリアドープドセリア）、ランタンガーレートを主成分とすることができる。
絶縁層１４は、例えばアルミナ等のセラミックからなる。 Each lead part 11a, 12a, 32, each electrode pad 11b, 12b, 33, and the heating resistor 30 have, for example, Pt or Pd as a main component (including an alloy). Each terminal 15a-15d can use various conductive wires.
The first solid electrolyte layer 13 is mainly composed of partially stabilized zirconia, for example, and is activated by heating of the heater to exhibit oxygen ion conductivity. As the first solid electrolyte layer 13, for example, YSZ (yttria stabilized zirconia), ScSZ (scandia stabilized zirconia), GDC (gadonia doped ceria), SDC (samaria doped ceria), lanthanum gallate as a main component. can do.
The insulating layer 14 is made of ceramic such as alumina.

水素ガス検知部２０は、アルコール検知部１０のアルコール検知電極１１に代えて、水素ガス検知電極を用いること以外は、アルコール検知部１０と同一の構成を有するので、説明を省略する。水素ガス検知電極としては、例えば下地電極１１ｘと同様、Ａｕを主成分としたもの（Ａｕ合金を含む）を用いることができる。
なお、図１において、水素ガス検知部２０の各端子２５ａ〜２５ｄは、それぞれアルコール検知部１０の各端子１５ａ〜１５ｄに相当する。 Since the hydrogen gas detection unit 20 has the same configuration as the alcohol detection unit 10 except that a hydrogen gas detection electrode is used instead of the alcohol detection electrode 11 of the alcohol detection unit 10, the description thereof is omitted. As the hydrogen gas detection electrode, for example, an electrode containing Au as a main component (including an Au alloy) can be used, like the base electrode 11x.
In FIG. 1, the terminals 25 a to 25 d of the hydrogen gas detector 20 correspond to the terminals 15 a to 15 d of the alcohol detector 10, respectively.

次に、図５を参照して、制御部（判定部）５による判定処理の一例について説明する。
まず、制御部５は、被験者が電源スイッチ８をＯＮしたことを検知し（ステップＳ２）、ヒータ制御回路６ａ、６ｂを動作させ、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０をヒータ加熱する（ステップＳ４）。又、制御部５は、表示部９に「ＷＡＲＭＵＰ（待機中）」を表示する（ステップＳ６）。そして、制御部５は、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０が所定の動作温度になったと判断すると、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の出力に基づき、アルコール濃度及び水素ガス濃度を測定する（ステップＳ８）。
次に、制御部５は、ステップＳ８で測定したアルコール濃度及び水素ガス濃度がそれぞれ閾値以下か否かを判定し（ステップＳ１０）、閾値を超えている（「Ｎｏ」）場合はステップＳ８に戻る。これは、前回測定時の被験者の呼気が測定室２ａに残存して次の測定に影響を与えるのを防止するためである。又、アルコール濃度についての閾値Ｔｈ１と、水素ガス濃度についての閾値Ｔｈ２はそれぞれ異なる。 Next, an example of determination processing by the control unit (determination unit) 5 will be described with reference to FIG.
First, the control unit 5 detects that the subject has turned on the power switch 8 (step S2), operates the heater control circuits 6a and 6b, and heats the alcohol detection unit 10 and the hydrogen gas detection unit 20 (step S2). S4). Further, the control unit 5 displays “WARM UP (standby)” on the display unit 9 (step S6). And if the control part 5 judges that the alcohol detection part 10 and the hydrogen gas detection part 20 became predetermined | prescribed operating temperature, based on the output of the alcohol detection part 10 and the hydrogen gas detection part 20, alcohol concentration and hydrogen gas concentration will be set. Measure (Step S8).
Next, the control unit 5 determines whether or not the alcohol concentration and the hydrogen gas concentration measured in step S8 are each equal to or lower than the threshold value (step S10). If the threshold value is exceeded (“No”), the process returns to step S8. . This is to prevent the exhalation of the subject at the previous measurement from remaining in the measurement chamber 2a and affecting the next measurement. Further, the threshold value Th1 for the alcohol concentration and the threshold value Th2 for the hydrogen gas concentration are different from each other.

一方、アルコール濃度及び水素ガス濃度がそれぞれ閾値以下（ステップＳ１０で「Ｙｅｓ」）であれば、制御部５は、表示部９に「ＲＥＡＤＹ（測定準備完了）」を表示し（ステップＳ１２）、被験者に測定（呼気吹き込み）を促す。この状態で呼気が吹き込まれるので、次に水素ガス検知部２０の出力に基づき、水素ガス濃度を測定する（ステップＳ１４）。
そして、制御部５は、ステップＳ１４で測定した水素ガス濃度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で閾値未満の（「Ｎｏ」）の場合、ステップＳ１４に戻る。これは、通常、呼気には水素ガスが１ｐｐｍ程度以上含まれているにも関わらず、被験者が吹き込んだ呼気中の水素ガスが閾値未満であるのは、呼気が正常に吹き込まれていない（不正に呼気を吹き込まない場合の他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）と考えられるからである。なお、ステップＳ１６での閾値は、ステップＳ１０での閾値Ｔｈ２と同一でもよく、異なっていてもよい。 On the other hand, if the alcohol concentration and the hydrogen gas concentration are each equal to or less than the threshold values (“Yes” in step S10), the control unit 5 displays “READY (measurement preparation completion)” on the display unit 9 (step S12). Encourage measurement (breathing in). Since exhaled air is blown in this state, the hydrogen gas concentration is then measured based on the output of the hydrogen gas detector 20 (step S14).
And the control part 5 determines whether the hydrogen gas density | concentration measured by step S14 is more than a threshold value (step S16). If it is less than the threshold (“No”) in step S16, the process returns to step S14. This is because the exhaled breath normally contains hydrogen gas of about 1 ppm or more, but the exhaled breath is not normally infused because the hydrogen gas in the exhaled breath that is inhaled by the subject is less than the threshold value. This is because, in addition to the case where exhalation is not blown into the air, it is considered that the measurement also includes measurement failure due to shallow breathing. Note that the threshold value in step S16 may be the same as or different from the threshold value Th2 in step S10.

ステップＳ１６で水素ガス濃度が閾値以上（「Ｙｅｓ」）の場合、次に制御部５は、タイマーをスタートさせる（ステップＳ１８）。さらに、制御部５は、表示部９に「ＭＥＡＳＵＲＥ（測定）」を表示し（ステップＳ２０）、水素ガス検知部２０の出力に基づき、制御部５は水素ガス濃度を測定する（ステップＳ２２）。
次に、制御部５は、ステップＳ２２で測定した水素ガス濃度が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４はステップＳ１６と同様な処理であるが、被験者がステップＳ１６で呼気を吹き込んだ後、呼気を止めることを防止するため、ステップＳ２２を設けている。
ステップＳ２４で閾値未満（「Ｎｏ」）の場合、制御部５は、表示部９に「ＮＧ」を表示し（ステップＳ２８）、処理を終了する。 If the hydrogen gas concentration is greater than or equal to the threshold value (“Yes”) in step S16, the control unit 5 then starts a timer (step S18). Furthermore, the control unit 5 displays “MEASURE (measurement)” on the display unit 9 (step S20), and the control unit 5 measures the hydrogen gas concentration based on the output of the hydrogen gas detection unit 20 (step S22).
Next, the controller 5 determines whether or not the hydrogen gas concentration measured in step S22 is equal to or greater than a threshold value (step S24). Step S24 is the same process as step S16, but step S22 is provided to prevent the subject from stopping exhalation after blowing in exhalation at step S16.
When it is less than the threshold value (“No”) in step S24, the control unit 5 displays “NG” on the display unit 9 (step S28), and ends the process.

ステップＳ２４で水素ガス濃度が閾値以上（「Ｙｅｓ」）の場合、次に制御部５は、所定時間維持されたか否かを判定する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６で所定時間を経過する前（「Ｎｏ」）場合、ステップＳ２２に戻る。ステップ２２〜２６の処理により、水素ガス濃度が閾値以上で所定時間維持されたか否かを判断できる。これは、アルコール濃度を正確に測定するためには、呼気が所定時間継続して吹き込まれる必要があり、呼気を止める等の異常な状態（不正に呼気を止める他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）に起因して水素ガス濃度が低下したことを検出するためである。 When the hydrogen gas concentration is equal to or higher than the threshold value (“Yes”) in step S24, the control unit 5 next determines whether or not the predetermined time has been maintained (step S26). If the predetermined time has not elapsed ("No") in step S26, the process returns to step S22. By the processing in steps 22 to 26, it can be determined whether or not the hydrogen gas concentration is equal to or higher than the threshold value and maintained for a predetermined time. This is because in order to accurately measure the alcohol concentration, exhalation must be continuously infused for a predetermined period of time. This is to detect that the hydrogen gas concentration has decreased due to the failure.

そして、ステップＳ２６で所定時間を経過しても水素ガス濃度が閾値以上（「Ｙｅｓ」）の場合、呼気が正常に吹き込まれたとみなし、制御部５は、アルコール検知部１０の出力に基づき、アルコール濃度を測定し（ステップＳ３０）、測定結果を表示部９に表示して（ステップＳ３２）処理を終了する。 If the hydrogen gas concentration is equal to or higher than the threshold value (“Yes”) even after the predetermined time has elapsed in step S26, it is considered that exhaled breath has been normally blown, and the control unit 5 The concentration is measured (step S30), the measurement result is displayed on the display unit 9 (step S32), and the process is terminated.

以上のように、本発明のアルコール検出器は、呼気中に水素ガスが含まれていることを利用し、固体電解質層を用いた水素ガス検知部（水素ガスセンサ）により呼気が正常に測定されたか否かを判定している。このため、呼気中のＣＯ_２ガス濃度を測定する場合に比べ、水素ガス検知部が簡易でコンパクトとなるので、アルコール検出器自体も簡易でコンパクトとなる。又、戸外等の騒音の大きい環境でも測定が行え、故意に呼気を吹き込まない等の測定異常を検出し、呼気に含まれるアルコール濃度を簡易かつ正確に検知することができる。 As described above, the alcohol detector according to the present invention utilizes the fact that hydrogen gas is contained in exhaled gas, and has the exhaled gas measured normally by the hydrogen gas detection unit (hydrogen gas sensor) using the solid electrolyte layer? It is determined whether or not. For this reason, compared with the case where the CO ₂ gas concentration in the exhalation is measured, the hydrogen gas detection unit is simple and compact, and the alcohol detector itself is simple and compact. In addition, measurement can be performed even in a noisy environment such as outdoors, and a measurement abnormality such as intentional inhalation cannot be detected, and the alcohol concentration contained in the exhalation can be detected easily and accurately.

又、制御部５がステップＳ１６で水素ガス濃度が閾値以上であるか否かを判定するようにした場合、呼気には水素ガスが１ｐｐｍ程度以上含まれているにも関わらず、呼気が正常に吹き込まれていない（不正に呼気を吹き込まない場合の他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）状態を識別し、アルコール濃度を正確に検知することができる。
さらに、制御部５がステップＳ２６で、水素ガス濃度がこの閾値以上で所定時間維持されたか否かを判定するようにした場合、呼気を止める等の異常な状態（不正に呼気を止める他、呼吸が浅い等による測定の失敗も含む）に起因して水素ガス濃度が低下したことを識別し、アルコール濃度をより正確に検知することができる。
又、アルコール検知電極１１が、下地電極１１ｘと、下地電極１１ｘを覆いビスマスバナジウム酸化物を主成分とする選択反応層１１ｙとから構成されていると、水素ガスとアルコールの混合ガスから、アルコールのみを選択的に検知することができる。これは、ビスマスバナジウム酸化物により、水素ガスが燃焼するためと考えられる。このため、アルコール検知部１０の構成が簡易になる。 Further, when the control unit 5 determines whether or not the hydrogen gas concentration is equal to or higher than the threshold value in step S16, the exhalation is normally performed even though the exhalation contains about 1 ppm or more of hydrogen gas. It is possible to identify the state of not being inhaled (in addition to the case of not improperly inhaling exhaled air, including failure of measurement due to shallow breathing, etc.), and accurately detect the alcohol concentration.
Furthermore, when the control unit 5 determines in step S26 whether or not the hydrogen gas concentration has been maintained above the threshold value for a predetermined time, an abnormal state such as stopping exhalation (in addition to stopping exhalation illegally, It is possible to detect the alcohol concentration more accurately by identifying that the hydrogen gas concentration has decreased due to a measurement failure due to shallowness.
Further, when the alcohol detection electrode 11 is composed of the base electrode 11x and the selective reaction layer 11y that covers the base electrode 11x and contains bismuth vanadium oxide as a main component, only alcohol from a mixed gas of hydrogen gas and alcohol is used. Can be selectively detected. This is considered because hydrogen gas burns by bismuth vanadium oxide. For this reason, the structure of the alcohol detection part 10 becomes simple.

次に、本発明の第２の実施形態に係るアルコール検出器について、図６、図７を参照して説明する。但し、第２の実施形態に係るアルコール検出器は、アルコール検知部及び水素ガス検知部以外の構成（筐体２、回路基板４、制御部５等）は、第１の実施形態に係るアルコール検出器と同一であるので、アルコール検知部及び水素ガス検知部についてのみ説明する。
又、図６において、図３に示したものと同一の構成部分については、同一符号を付して説明を省略する。 Next, an alcohol detector according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the alcohol detector according to the second embodiment has a configuration other than the alcohol detection unit and the hydrogen gas detection unit (the housing 2, the circuit board 4, the control unit 5, etc.), and the alcohol detection according to the first embodiment. Only the alcohol detector and the hydrogen gas detector will be described.
In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図６は、アルコール検知部１０１及び水素ガス検知部２０１の構成を示す平面図である。第２の実施形態においては、共通の第１固体電解質層１３上に、アルコール検知部１０１及び水素ガス検知部２０１が形成されており、全体として１つの検知部（マルチセンサ）１００を構成している。 FIG. 6 is a plan view showing configurations of the alcohol detection unit 101 and the hydrogen gas detection unit 201. In the second embodiment, the alcohol detection unit 101 and the hydrogen gas detection unit 201 are formed on the common first solid electrolyte layer 13 to constitute one detection unit (multi-sensor) 100 as a whole. Yes.

アルコール検知部１０１は、長尺平板状の第１固体電解質層１３と、第１固体電解質層１３の片面に併設されるアルコール検知電極１１及び共通基準電極４２とを備えている。アルコール検知電極１１及び共通基準電極４２は、第１固体電解質層１３の一端側のうち、長手方向に沿う上半分の位置に設けられている。又、アルコール検知電極１１が第１固体電解質層１３の長辺に沿う外側に位置し、共通基準電極４２が内側に位置している。
アルコール検知電極１１から第１固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部１１ａが延び、リード部１１ａの末端が第１固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部１１ａの末端には電極パッド１１ｂが接続され、電極パッド１１ｂから第１固体電解質層１３の外部に端子１５ａが突出している。
同様に、共通基準電極４２から第１固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部４２ａが延び、リード部４２ａの末端が第１固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部４２ａの末端には電極パッド４２ｂが接続され、電極パッド４２ｂから第１固体電解質層１３の外部に端子４５ｅが突出している。
なお、共通基準電極４２及びリード部４２ａは、第１固体電解質層１３の長手方向の中心線上に配置されている。 The alcohol detection unit 101 includes a long flat first solid electrolyte layer 13, and an alcohol detection electrode 11 and a common reference electrode 42 provided on one side of the first solid electrolyte layer 13. The alcohol detection electrode 11 and the common reference electrode 42 are provided at the upper half position along the longitudinal direction on one end side of the first solid electrolyte layer 13. Further, the alcohol detection electrode 11 is located on the outer side along the long side of the first solid electrolyte layer 13, and the common reference electrode 42 is located on the inner side.
A lead portion 11 a extends from the alcohol detection electrode 11 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13, and the end of the lead portion 11 a is located on the other end side of the first solid electrolyte layer 13. An electrode pad 11b is connected to the end of the lead portion 11a, and a terminal 15a protrudes from the electrode pad 11b to the outside of the first solid electrolyte layer 13.
Similarly, the lead part 42 a extends from the common reference electrode 42 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13, and the end of the lead part 42 a is located on the other end side of the first solid electrolyte layer 13. An electrode pad 42b is connected to the end of the lead portion 42a, and a terminal 45e protrudes from the electrode pad 42b to the outside of the first solid electrolyte layer 13.
The common reference electrode 42 and the lead portion 42a are disposed on the longitudinal center line of the first solid electrolyte layer 13.

水素ガス検知部２０１は、第１固体電解質層１３と、第１固体電解質層１３の片面に併設される水素ガス検知電極２２及び共通基準電極４２とを備えている。水素ガス検知電極２２及び共通基準電極４２は、第１固体電解質層１３の一端側のうち、長手方向に沿う上半分の位置に設けられている。又、水素ガス検知電極２２が第１固体電解質層１３の長辺に沿う外側に位置し、共通基準電極４２が内側に位置している。
なお、共通基準電極４２は、特許請求の範囲における「第１基準電極」及び「第２基準電極」に相当する。
水素ガス検知電極２２から第１固体電解質層１３の長手方向に沿ってリード部２２ａが延び、リード部２２ａの末端が第１固体電解質層１３の他端側に位置している。リード部２２ａの末端には電極パッド２２ｂが接続され、電極パッド２２ｂから第１固体電解質層１３の外部に端子２５ｂが突出している。 The hydrogen gas detection unit 201 includes a first solid electrolyte layer 13 and a hydrogen gas detection electrode 22 and a common reference electrode 42 provided on one side of the first solid electrolyte layer 13. The hydrogen gas detection electrode 22 and the common reference electrode 42 are provided at an upper half position along the longitudinal direction on one end side of the first solid electrolyte layer 13. Further, the hydrogen gas detection electrode 22 is located outside along the long side of the first solid electrolyte layer 13, and the common reference electrode 42 is located inside.
The common reference electrode 42 corresponds to the “first reference electrode” and the “second reference electrode” in the claims.
A lead portion 22 a extends from the hydrogen gas detection electrode 22 along the longitudinal direction of the first solid electrolyte layer 13, and the end of the lead portion 22 a is located on the other end side of the first solid electrolyte layer 13. An electrode pad 22b is connected to the end of the lead portion 22a, and a terminal 25b protrudes from the electrode pad 22b to the outside of the first solid electrolyte layer 13.

水素ガス検知電極２２としては、Ａｕを主成分としたもの（Ａｕ合金を含む）を用いることができる。又、共通基準電極４２はＰｔを主成分としている。リード部２２ａ、４２ａ、各電極パッド２２ｂ、４２ｂは、例えばＰｔやＰｄを主成分（合金含む）としている。各端子２５ｂ、４５ｅは、各種の導電線を用いることができる。 As the hydrogen gas detection electrode 22, one containing Au as a main component (including an Au alloy) can be used. The common reference electrode 42 is mainly composed of Pt. The lead portions 22a and 42a and the electrode pads 22b and 42b have, for example, Pt or Pd as a main component (including an alloy). Each terminal 25b, 45e can use various conductive wires.

一方、第１固体電解質層１３の反対面には図示しない絶縁層が積層され、この絶縁層内に、発熱抵抗体３０が埋設され、全体としてヒータを構成している。発熱抵抗体３０については、図３の発熱抵抗体３０と同一構成であるため、説明を省略する。
なお、上記した各端子１５ａ、２５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、４５ｅは、それぞれ対応する電極パッドにロウ付けされている。そして、マルチセンサ１００を図１の回路基板４に実装する際には、突出した各端子１５ａ、２５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、４５ｅを回路基板４の対応する孔に挿入し、はんだ付け固定される。 On the other hand, an insulating layer (not shown) is laminated on the opposite surface of the first solid electrolyte layer 13, and a heating resistor 30 is embedded in the insulating layer, thereby constituting a heater as a whole. The heating resistor 30 has the same configuration as the heating resistor 30 in FIG.
The terminals 15a, 25b, 15c, 15d, and 45e described above are brazed to the corresponding electrode pads. When the multisensor 100 is mounted on the circuit board 4 of FIG. 1, the protruding terminals 15a, 25b, 15c, 15d, and 45e are inserted into the corresponding holes of the circuit board 4 and fixed by soldering.

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。アルコール検知電極１１は、下地電極１１ｘと、下地電極１１ｘを覆いビスマスバナジウム酸化物を主成分とする選択反応層１１ｙとから構成され、図７の左端に位置している。共通基準電極４２が図７の中心に位置し、水素ガス検知電極２２が右端に位置している。
マルチセンサ１００は、アルコール検知電極１１と共通基準電極４２の間の電圧Ｖ２を測定してアルコール濃度を検知し、水素ガス検知電極２２と共通基準電極４２の間の電圧Ｖ１を測定して水素ガス濃度を検知する。 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. The alcohol detection electrode 11 includes a base electrode 11x and a selective reaction layer 11y that covers the base electrode 11x and contains bismuth vanadium oxide as a main component, and is located at the left end of FIG. The common reference electrode 42 is located at the center of FIG. 7, and the hydrogen gas detection electrode 22 is located at the right end.
The multisensor 100 measures the voltage V2 between the alcohol detection electrode 11 and the common reference electrode 42 to detect the alcohol concentration, and measures the voltage V1 between the hydrogen gas detection electrode 22 and the common reference electrode 42 to measure hydrogen gas. Detect density.

第２の実施形態に係るアルコール検出器によれば、共通の第１固体電解質層１３上に、アルコール検知部１０１及び水素ガス検知部２０１が形成され、全体として１つの検知部を構成しているため、検知部がコンパクトになり、コスト低減の他、測定の安定性にも優れる。さらに、アルコール検知部１０１及び水素ガス検知部２０１の基準電極４２を共通とすれば、検知部がさらにコンパクトになる。 According to the alcohol detector according to the second embodiment, the alcohol detection unit 101 and the hydrogen gas detection unit 201 are formed on the common first solid electrolyte layer 13 to constitute one detection unit as a whole. Therefore, the detection unit becomes compact, and the stability of measurement is excellent in addition to cost reduction. Furthermore, if the reference electrode 42 of the alcohol detection unit 101 and the hydrogen gas detection unit 201 is made common, the detection unit becomes more compact.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but extends to various modifications and equivalents included in the spirit and scope of the present invention.

次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to these.

（感度特性）
図１〜図４に示したアルコール検出器１を用意した。このアルコール検出器１をモデルガス発生装置に接続し、モデルガス発生装置のモデルガスを呼気導入口２ｂから導入した。モデルガスとして、相対湿度５０％のベースガスに対し、アルコールガス（エタノール）又は水素ガスをそれぞれ１００ｐｐｍ添加し、温度２５℃としたものを用いた。
アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０をヒータで６５０℃に保持した状態で、モデルガスを呼気導入口２ｂから導入し、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の出力電圧を測定した。
得られた結果を図８に示す。アルコール検知部１０にベースガスとアルコールからなるモデルガスを吹き込んだところ、アルコールガスを検知した。一方、アルコール検知部１０にベースガスと水素ガスからなるモデルガスを吹き込んだところ、水素ガスをまったく検知せず、アルコールを選択的に検知できることがわかった。
水素ガス検知部２０にベースガスとアルコールからなるモデルガスを吹き込んだところ、アルコールガスを若干検知した。一方、水素ガス検知部２０にベースガスと水素ガスからなるモデルガスを吹き込んだところ、水素ガスを検知した。なお、アルコールと水素ガスの混合ガスに対しては、アルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の各ガス濃度に応じた出力電圧を検量線として予め求めておき、アルコール検知部１０で判明したアルコール濃度を、水素ガス検知部２０で検知したアルコールと水素ガスの出力から差引くことにより、水素ガス濃度を求めることができる。 (Sensitivity characteristics)
The alcohol detector 1 shown in FIGS. 1 to 4 was prepared. The alcohol detector 1 was connected to a model gas generator, and the model gas of the model gas generator was introduced from the exhalation inlet 2b. As the model gas, a base gas having a relative humidity of 50% and an alcohol gas (ethanol) or hydrogen gas of 100 ppm added to a temperature of 25 ° C. was used.
With the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 held at 650 ° C. with a heater, model gas was introduced from the exhalation inlet 2b, and the output voltages of the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 were measured.
The obtained result is shown in FIG. When model gas comprising base gas and alcohol was blown into the alcohol detection unit 10, alcohol gas was detected. On the other hand, when a model gas composed of a base gas and hydrogen gas was blown into the alcohol detector 10, it was found that alcohol could be selectively detected without detecting hydrogen gas at all.
When model gas composed of base gas and alcohol was blown into the hydrogen gas detector 20, alcohol gas was slightly detected. On the other hand, when a model gas composed of a base gas and hydrogen gas was blown into the hydrogen gas detection unit 20, hydrogen gas was detected. For the mixed gas of alcohol and hydrogen gas, the output voltage corresponding to each gas concentration of the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 is obtained in advance as a calibration curve, and the alcohol detected by the alcohol detector 10 is obtained. The hydrogen gas concentration can be obtained by subtracting the concentration from the output of alcohol and hydrogen gas detected by the hydrogen gas detector 20.

（呼気の判定）
上記アルコール検出器１の呼気導入口２ｂへ、被験者の呼気を吹き込み、上記と同様にしてアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の出力電圧を測定した。各検知部の測定を開始してから１０秒後に呼気を吹き込んだ。
次に、大気を捕集したビニル袋を、上記アルコール検出器１の呼気導入口２ｂへ接続し、ビニル袋を押しつぶして大気を呼気導入口２ｂへ導入した。同様にアルコール検知部１０及び水素ガス検知部２０の出力電圧を測定した。
得られた結果を図９、図１０に示す。呼気を吹き込んだ場合（図９）、水素ガスを検知したのに対し、大気を導入した場合（図１０）、水素ガスを検知しなかった。これより、水素ガス検知部２０の水素ガス濃度の出力の閾値を３ｍＶ程度に設定しておけば、呼気が正常に吹き込まれたか否かを判定することができる。 (Exhalation judgment)
The subject's breath was blown into the breath introduction port 2b of the alcohol detector 1, and the output voltages of the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 were measured in the same manner as described above. Exhalation was blown in 10 seconds after the measurement of each detection unit was started.
Next, the vinyl bag which collected air was connected to the breath introduction port 2b of the alcohol detector 1, and the vinyl bag was crushed to introduce the atmosphere into the breath introduction port 2b. Similarly, the output voltages of the alcohol detector 10 and the hydrogen gas detector 20 were measured.
The obtained results are shown in FIGS. When exhalation was blown (FIG. 9), hydrogen gas was detected, but when the atmosphere was introduced (FIG. 10), hydrogen gas was not detected. Thus, if the output threshold of the hydrogen gas concentration of the hydrogen gas detector 20 is set to about 3 mV, it can be determined whether or not exhalation has been normally blown.

本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器の断面図である。It is sectional drawing of the alcohol detector which concerns on the 1st Embodiment of this invention. アルコール検出器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an alcohol detector. アルコール検知部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of an alcohol detection part. 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IV-IV line of FIG. 制御部（判定部）による判定処理フローを示す図である。It is a figure which shows the determination processing flow by a control part (determination part). 本発明の第１の実施形態に係るアルコール検出器において、アルコール検知部及び水素ガス検知部の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the alcohol detection part and the hydrogen gas detection part in the alcohol detector which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VII-VII line of FIG. モデルガスを導入したときの、アルコール検知部及び水素ガス検知部の出力電圧を示す図である。It is a figure which shows the output voltage of an alcohol detection part when a model gas is introduce | transduced, and a hydrogen gas detection part. 被験者の呼気を導入したときの、アルコール検知部及び水素ガス検知部の出力電圧を示す図である。It is a figure which shows the output voltage of an alcohol detection part and a hydrogen gas detection part when a test subject's exhalation is introduce | transduced. 大気を導入したときの、アルコール検知部及び水素ガス検知部の出力電圧を示す図である。It is a figure which shows the output voltage of an alcohol detection part and a hydrogen gas detection part when air | atmosphere is introduce | transduced.

Explanation of symbols

１アルコール検出器
５判定部（制御部）
１０アルコール検知部
１１アルコール検知電極
１１ｘ下地電極
１１ｙ選択反応層
１２第１基準電極
１３第１固体電解質層、第２固体電解質層
２０水素ガス検知部
２２水素ガス検知電極
４２第２基準電極（共通電極） 1 Alcohol detector 5 Judgment unit (control unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Alcohol detection part 11 Alcohol detection electrode 11x Ground electrode 11y Selection reaction layer 12 1st reference electrode 13 1st solid electrolyte layer, 2nd solid electrolyte layer 20 Hydrogen gas detection part 22 Hydrogen gas detection electrode 42 2nd reference electrode (common electrode) )

Claims

An alcohol detection unit that includes an alcohol detection electrode, a first reference electrode, and an oxygen ion conductive first solid electrolyte layer, and that selectively detects alcohol in the breath;
A hydrogen gas detection unit having a hydrogen gas detection electrode, a second reference electrode, and an oxygen ion conductive second solid electrolyte layer, and detecting hydrogen gas in the exhalation;
An alcohol detector comprising: a determination unit that determines whether or not the exhalation has been normally measured according to a detection result of the hydrogen gas detection unit.

The alcohol detector according to claim 1, wherein the determination unit determines that the expiration is normally measured when a hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas detection unit is equal to or greater than a threshold value.

The alcohol detector according to claim 2, wherein the determination unit determines that the expiration is normally measured when a hydrogen gas concentration detected by the hydrogen gas detection unit is maintained at a predetermined value or more for a predetermined time.

The alcohol detection electrode is composed of a base electrode and a selective reaction layer that covers the base electrode and has bismuth vanadium oxide as a main component, or the alcohol detection electrode has bismuth vanadium oxide as a main component. Item 4. The alcohol detector according to any one of Items 1 to 3.

The alcohol detector according to claim 1, wherein the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer are common.

The alcohol detector according to claim 1, wherein the first reference electrode and the second reference electrode are common.