JP2011007609A - 呼気検出装置及び呼気検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、信頼性の向上を図ることができる呼気検出装置を提供する。
【解決手段】本発明は、呼気検出装置１は、開口Ｔが形成された筐体内に収容され、被測定者Ｓによって開口Ｔに吹きかけられた呼気を検出する酸素センサ５と、呼気中の水蒸気の凝結を防ぐために筐体の外側で開口Ｔ付近の吹きかけ領域Ｐの温度を上げるファン９と、を備える。本発明に係る呼気検出装置１によれば、予め吹きかけ領域Ｐの温度を上げておくことによって、被測定者Ｓが開口Ｔに呼気を吹きかけた際に、呼気中の水蒸気が凝結することを防ぐことができる。その結果、呼気中の水蒸気の凝結によって生じた結露が呼気の流れや検出を妨げることを避けることができるので、呼気の検出に係る信頼性の向上を図ることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、呼気検出装置及び呼気検出方法に関するものである。

従来、このような分野の技術として、例えば特開２００９−３６７６２号公報に記載された呼気アルコール濃度検知装置が知られている。この呼気アルコール濃度検知装置では、被測定者が装置に呼気を吹きかける際に、被測定者の呼気の吹きかけ方を検知し、検知した吹きかけ方に応じてアルコール濃度の検出が有効であるか無効であるかを判断する。これにより、口をすぼめて強く呼気を吹きかけるような、体内のアルコールが呼気に含まれにくい吹きかけ方をした場合には、そのアルコール濃度の検出を無効とすることで、より正確なアルコール検査を実現している。

特開２００９−３６７６２号公報

ところで、前述した呼気アルコール濃度検知装置においては、周囲の気温が氷点下の状況で、被測定者が装置に呼気を吹きかけると、呼気に含まれる水蒸気が凝結して結露が生じる場合がある。結露が生じると、呼気の流れが妨げられて、アルコール検知器まで届きにくくなると共に、アルコール成分が結露に吸収されてしまうため、正確なアルコール濃度が検出できないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、呼気に含まれる水蒸気の凝結を防ぐことで、信頼性の向上を図ることができる呼気検出装置及び呼気検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る呼気検出装置は、開口が形成された筐体内に収容され、被測定者によって開口に吹きかけられた呼気を検出する呼気検出手段と、呼気中の水蒸気の凝結を防ぐために筐体の外側で開口付近の吹きかけ領域の温度を上げる温度上昇手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る呼気検出装置によれば、予め吹きかけ領域の温度を上げておくことによって、被測定者が開口に呼気を吹きかけた際に、呼気中の水蒸気が凝結することを防ぐことができる。その結果、呼気中の水蒸気の凝結によって生じた結露が呼気の流れや検出を妨げることを避けることができるので、呼気の検出に係る信頼性の向上を図ることができる。

また、温度上昇手段は、筐体内の空気を吹きかけ領域に送り込むような気流を発生させる気流発生機構を有することが好ましい。
呼気検出装置の筐体内は、呼気検出手段として利用されるセンサの熱などにより、外気温度と比べて高温となっている。そこで、気流発生機構が発生させた気流により、筐体内の高温な空気を吹きかけ領域に送り込むことで、吹きかけ領域の温度上昇を実現することができる。このような構成を採用することにより、吹きかけ領域の温度を上げるためのヒータを設ける必要がなくなるので、装置構造の簡素化及び省エネルギー化を図ることができる。

また、吹きかけ領域の温度を測定する温度測定手段を更に備え、温度上昇手段は、温度測定手段の測定した温度が予め定められた設定温度より低い場合に、吹きかけ領域の温度を上げることが好ましい。
この場合、呼気中の水蒸気が凝結する慮が少ない常温の場合に、不必要な吹きかけ領域の温度上昇を避けることによって、装置の省エネルギー化を図ることができる。

また、被測定者に対して呼気の吹きかけタイミングを指示する吹きかけタイミング指示手段を更に備えることが好ましい。
このような構成を採用することにより、吹きかけ領域の温度が十分に上昇した適切なタイミングで、被測定者が呼気の吹きかけを行うように指示することが可能となるので、より確実に呼気中の水蒸気の凝結を防ぐことができる。

また、筐体内に収容され、呼気中のアルコール濃度を検出するアルコール検出手段を更に備えることが好ましい。
この呼気検出装置によれば、温度上昇手段によって呼気中の水蒸気の凝結を防ぐことができるので、呼気中のアルコール成分が結露に吸収されることが避けられ、これによってアルコール検査に係る信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る呼気検出方法は、被測定者が呼気を吹きかける吹きかけ領域の温度を測定する温度測定工程と、温度測定工程で測定された温度が予め定められた設定温度より低い場合に、呼気中の水蒸気の凝結を防ぐために吹きかけ領域の温度を上げる温度上昇工程と、温度上昇工程の後、吹きかけ領域に吹きかけられた呼気を、呼気検出手段が収容された筐体内に吸引する吸引工程と、吸引工程の後、呼気検出手段によって呼気を検出する呼気検出工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る呼気検出方法によれば、被測定者が吹きかけ領域に呼気を吹きかける前に、予め吹きかけ領域の温度を上げることにより、呼気中の水蒸気の凝結を防ぐことができる。その結果、呼気中の水蒸気の凝結によって生じた結露が呼気の流れや検出を妨げることを避けることができるので、呼気の検出に係る信頼性の向上を図ることができる。

また、温度上昇工程において、筐体内の空気を吹きかけ領域に送り込むような気流を生じさせることが好ましい。
この場合、呼気検出手段の発する熱の影響などにより外気温度と比べて高温な筐体内の空気を吹きかけ領域に送り込むことで、吹きかけ領域の温度を上げることができる。このような方法によれば、吹きかけ領域の温度を上げるためのヒータを設ける場合と比べて、簡素な構造かつ少ないエネルギーで吹きかけ領域の温度上昇が実現できる。

本発明によれば、呼気検出装置の信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係る呼気検出装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 呼気検出装置を示す正面図である。 呼気検出装置の使用例を示す図である。 図１に示すファンの順回転により生じた気流を説明するための図である。 図１に示すファンの逆回転により生じた気流を説明するための図である。 図１のＥＣＵの処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る呼気検出装置及び呼気検出方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係るアルコール検出装置（呼気検出装置）１は、車両の運転席付近に備えられた筐体形状の装置であり、被測定者Ｓの呼気中のアルコール濃度を検出するものである。アルコール検出装置１は、配線を通じて車両と電気的に接続されている。

アルコール検出装置１の正面には、円形状の開口Ｔが形成されている。この開口Ｔの付近の吹きかけ領域Ｐに対して被測定者Ｓが吹きかけた呼気は、ファン９の回転によってアルコール検出装置１内に吸引され、アルコール濃度の検出が行われる（図４参照）。このアルコール検出装置１は、装置を統括的に制御するＥＣＵ［Electric Control Unit］２を有している。

ＥＣＵ２は、演算処理を行うＣＰＵ［Central Processing Unit］、記憶部となるＲＯＭ［Read Only Memory］及びＲＡＭ［Random Access Memory］、入力信号回路、出力信号回路、電源回路等により構成されている。ＥＣＵ２は、スイッチ３、アルコールセンサ（アルコール検出手段）４、酸素センサ（呼気検出手段）５、及び湿度センサ６と電気的に接続されている。更に、ＥＣＵ２は、妨害ガスセンサ７、温度センサ（温度測定手段）８、ファン（温度上昇手段，気流発生機構）９、及びインジケータ（吹きかけタイミング指示手段）１０と電気的に接続されている。スイッチ３は、アルコール検出装置１を起動するための起動スイッチである。スイッチ３をＯＮ状態に切り換えることにより、アルコール検出装置１が起動する。また、スイッチ３をＯＦＦ状態に切り換えることにより、アルコール検出装置１が停止する。

図１及び図４に示すように、アルコールセンサ４は、アルコール検出装置１の内部に配置され、空気中のアルコール濃度を検出するものである。アルコールセンサ４は、検出したアルコール濃度に関するアルコール濃度情報をＥＣＵ２に出力する。

酸素センサ５は、アルコール検出装置１の内部に配置され、空気中の酸素濃度を検出するものである。酸素センサ５は、検出した酸素濃度に関する酸素濃度情報をＥＣＵ２に出力する。湿度センサ６は、アルコール検出装置１の内部に配置され、空気中の湿度を検出するものである。湿度センサ６は、検出した湿度に関する湿度情報をＥＣＵ２に出力する。

妨害ガスセンサ７は、アルコール検出装置１の内部に配置され、アルコールセンサ４におけるアルコール濃度の検出を妨害するガス（すなわち、アルコールセンサ４によってアルコールと誤検出される呼気中のにおい成分等）の濃度を検出するものである。妨害ガスセンサ７、検出した妨害ガスの濃度に関する妨害ガス濃度情報をＥＣＵ２に出力する。

アルコールセンサ４、酸素センサ５、湿度センサ６、及び妨害ガスセンサ７は、高温状態で使用されるセンサであり、各センサに併設されたヒータによって高温に加熱されている。これらのヒータの影響により、アルコール検出装置１の内部の空気は、呼気中湿度による装置内の結露が十分に回避できる高温状態に保たれる。なお、各センサに併設されたヒータは、センサ起動時にセンサ表面に付着した不純物の脱ガス機能や、高温環境により飛来してきた不純物を焼ききることで、センサの誤反応を避ける機能を有している。

温度センサ８は、車両側に設けられ、車室内の温度を測定するものである。温度センサ８は、配線を通じてＥＣＵ２と電気的に接続されている。温度センサ８は、測定した車室内の温度に関する温度情報をＥＣＵ２に出力する。

ファン９は、アルコール検出装置１の内部で開口Ｔに沿って設けられ、回転により気流を発生させる。ファン９は、ＥＣＵ２からの指令により、順回転と逆回転とを切り替える。ファン９は、順回転により、外部の空気を開口Ｔ内に吸引する気流を発生させる。このファン９の順回転によって生じた気流は、アルコールセンサ４、酸素センサ５、湿度センサ６、妨害ガスセンサ７を経由した後、外部へと流れ出る。

また、ファン９は、逆回転により、アルコール検出装置１内の空気を外に排出する気流を発生させる。このファン９の逆回転によって生じた気流は、開口Ｔを通じて、アルコール検出装置１内の高温の空気を吹きかけ領域Ｐに送り込む（図５参照）。

インジケータ１０は、ランプの点灯等により、被測定者Ｓに対してアルコール検出装置１に関する各種情報を表示するものである。インジケータ１０は、ＥＣＵ２からの指令により、所定のランプを点灯させることで、被測定者Ｓに対して開口Ｔに呼気を吹きかける吹きかけタイミングを指示する。

ＥＣＵ２は、温度センサ８から出力された温度情報に基づいて、車室内の温度、すなわちアルコール検出装置１の吹きかけ領域Ｐの温度が予め設定された設定温度以下であるか否かを判定する。この設定温度は、被測定者Ｓの呼気中の水蒸気が凝結し始める温度を考慮して、例えば０℃に設定される。

ＥＣＵ２は、吹きかけ領域Ｐの温度が設定温度以下であると判定した場合、ファン９を逆回転させる。ファン９を逆回転させてから一定時間経過後、ＥＣＵ２は、インジケータ１０により、被測定者Ｓに対して吹きかけタイミングを指示すると共に、ファン９を順回転させる。

ＥＣＵ２は、酸素センサ５から出力された酸素濃度情報に基づいて、アルコール検出装置１内で呼気の検出を行う。ＥＣＵ２は、呼気が検出されると、アルコールセンサ４から出力されたアルコール濃度情報、妨害ガスセンサ６から出力された妨害ガス濃度情報、及び湿度センサ６から出力された湿度情報に基づいて、呼気中のアルコール濃度を検出する。具体的には、ＥＣＵ２は、妨害ガス濃度情報に基づいてアルコール検出装置１内の妨害ガスの濃度を認識すると共に、湿度情報に基づいてアルコール検出装置１内の湿度を認識する。ＥＣＵ２は、妨害ガスの濃度及び湿度がアルコールセンサ４の検出するアルコール濃度の値に影響することを踏まえ、妨害ガスの濃度及び湿度に応じてアルコール濃度の値を補正することで、正確な呼気のアルコール濃度の検出を行う。

次に、本実施形態に係るアルコール検出装置１の動作について図面を参照して説明する。まず、スイッチ３のＯＮ状態への切り替えによりアルコール検出装置１が起動される。

図６に示すように、ステップＳ１の温度測定工程において、温度センサ８により吹きかけ領域Ｐの温度が測定され、温度情報がＥＣＵ２に出力される。次に、ステップＳ２の温度判定工程において、温度センサ８から出力された温度情報に基づき、吹きかけ領域Ｐの温度が予め設定された設定温度以下であるか否かが判定される。

ステップＳ２において、吹きかけ領域Ｐの温度が設定温度以下ではないと判定された場合、ステップＳ４に移行する。一方、吹きかけ領域Ｐの温度が設定温度以下であると判定された場合、ステップＳ３の温度上昇工程においてファン９の逆回転が行われる。ファン９が逆回転すると、アルコール検出装置１内の空気を開口Ｔから排出する気流が発生する（図５参照）。この気流によって、アルコール検出装置１内の高温の空気が吹きかけ領域Ｐに送り込まれ、吹きかけ領域Ｐの温度が大幅に上げられる。ステップＳ３の後、一定時間が経過すると、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４の吸引工程において、インジケータ１０により、被測定者Ｓに対して吹きかけタイミングが指示されると共に、ファン９が順回転される。ファン９が順回転すると、外部の空気を開口Ｔ内に吸引する気流が発生する（図４参照）。この状態で、被測定者Ｓが吹きかけ領域Ｐに呼気を吹きかけると、ファン９の順回転により生じた気流によって呼気がアルコール検出装置１内に吸引される。

続いて、ステップＳ５の呼気検出工程において、酸素センサ５から出力された酸素濃度情報に基づき、アルコール検出装置１内に吸引された呼気が検出される。その後、ステップＳ６のアルコール濃度検出工程において、アルコールセンサ４から出力されたアルコール濃度情報、妨害ガスセンサ６から出力された妨害ガス濃度情報、及び湿度センサ６から出力された湿度情報に基づき、呼気中のアルコール濃度が検出される。

以上説明したアルコール検出装置１によれば、予め吹きかけ領域Ｐの温度を上げておくことによって、被測定者Ｓが開口Ｔに呼気を吹きかけた際に、呼気中の水蒸気が凝結することを防ぐことができる。これにより、呼気中の水蒸気の凝結によって生じた結露が呼気の流れを妨げたり、呼気中のアルコール成分を吸収したりすること避けることができるので、呼気の検出に係る信頼性の向上を図ることができる。

また、アルコール検出装置１の内部は、各センサのヒータから発する熱により、車室内の温度と比べて高温となっている。そこで、ファン９が発生させた気流により、アルコール検出装置１内の高温な空気を吹きかけ領域Ｐに送り込むことで、吹きかけ領域Ｐの温度を上げることができる。このような構成を採用することにより、吹きかけ領域Ｐの温度を上げるために専用ヒータを設ける必要がなくなるので、アルコール検出装置１の構造の簡素化及び省エネルギー化を図ることができる。しかも、ファン９が、アルコール検出装置１内に呼気を吸収するための気流と、アルコール検出装置１内の高温な空気を吹きかけ領域Ｐに送り込むための気流と、を選択的に発生可能な構成とすることで、部品点数の削減が図られる。このことは、装置の小型化及び低コスト化に有利である。

また、このアルコール検出装置１では、温度センサ８の測定した車室内の温度が設定温度（０℃）以下であるか否かを判定し、車室内の温度が設定温度以下ではない場合に、ファン９の逆回転を行わない。その結果、呼気中の水蒸気が凝結する慮が少ない場合に、ファン９の逆回転、すなわち不必要な吹きかけ領域Ｐの温度上昇を避けることができ、これによって装置の省エネルギー化が図られる。

また、このアルコール検出装置１では、インジケータ１０により、被測定者Ｓに対して呼気の吹きかけタイミングを指示することで、吹きかけ領域Ｐの温度が十分に上昇した適切なタイミングで、被測定者Ｓが呼気の吹きかけを行うように指示することが可能となるので、より確実に呼気中の水蒸気の凝結を防ぐことができ、これによってアルコール濃度の検出に係る信頼性の向上が図られる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、アルコールセンサを備えるアルコール検出装置の他、例えば医療用機器に備えられて呼気の検出を行う呼気検出装置に適用することができる。

また、アルコール検出装置１は、吹きかけ領域Ｐの温度を上げるために専用のヒータを外部に備えていても良い。更に、温度センサ８は、車両側ではなく、アルコール検出装置１の外部に設けたものを用いても良い。

また、特許請求の範囲に記載された吹きかけタイミング指示手段は、インジケータ１０に限られず、車両側に備えられたディスプレイやスピーカを利用するものであっても良い。

１…アルコール検出装置（呼気検出装置）、２…ＥＣＵ、４…アルコールセンサ（アルコール濃度検出手段）、５…酸素センサ（呼気検出手段）、８…温度センサ（温度測定手段）、９…ファン（温度上昇手段、気流発生機構）、１０…インジケータ（吹きかけタイミング指示手段）。

Claims (7)

1. 開口が形成された筐体内に収容され、被測定者によって前記開口に吹きかけられた呼気を検出する呼気検出手段と、
   前記呼気中の水蒸気の凝結を防ぐために前記筐体の外側で前記開口付近の吹きかけ領域の温度を上げる温度上昇手段と、
   を備えることを特徴とする呼気検出装置。
2. 前記温度上昇手段は、前記筐体内の空気を前記吹きかけ領域に送り込むような気流を発生させる気流発生機構を有することを特徴とする請求項１に記載の呼気検出装置。
3. 前記吹きかけ領域の温度を測定する温度測定手段を更に備え、
   前記温度上昇手段は、前記温度測定手段の測定した前記温度が予め定められた設定温度より低い場合に、前記吹きかけ領域の温度を上げることを特徴とする請求項１又は請求項２のうちいずれか一項に記載の呼気検出装置。
4. 前記被測定者に対して呼気の吹きかけタイミングを指示する吹きかけタイミング指示手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の呼気検出装置。
5. 前記筐体内に収容され、前記呼気中のアルコール濃度を検出するアルコール検出手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の呼気検出装置。
6. 被測定者が呼気を吹きかける吹きかけ領域の温度を測定する温度測定工程と、
   前記温度測定工程で測定された前記温度が予め定められた設定温度より低い場合に、呼気中の水蒸気の凝結を防ぐために前記吹きかけ領域の温度を上げる温度上昇工程と、
   前記温度上昇工程の後、前記吹きかけ領域に吹きかけられた呼気を、呼気検出手段が収容された筐体内に吸引する吸引工程と、
   前記吸引工程の後、前記呼気検出手段によって前記呼気を検出する呼気検出工程と、
   を含むことを特徴とする呼気検出方法。
7. 前記温度上昇工程において、前記筐体内の空気を前記吹きかけ領域に送り込むような気流を生じさせることを特徴とする請求項６に記載の呼気検出方法。

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