JP2019095351A - 水分検出素子、呼気ガス検出装置、呼気検査システム及び結露除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】呼気認識機能を実現する水分検出素子のロバスト性を向上させることを課題とする。【解決手段】絶縁性の材料で構成される絶縁部４と、電圧が印加される印加電極２と、印加電極２に印加された電圧によって、絶縁部４の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する検出電極３と、印加電極２及び検出電極３に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電膜６と、を有し、印加電極２、検出電極３及び導電膜６は、絶縁部４上に備えられていることを特徴とする。さらに、結露を検出すると、印加電極２に直流電圧が印加されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、呼気の測定に用いられる水分検出素子、呼気ガス検出装置、呼気検査システム及び結露除去方法の技術に関する。

将来における自動車の自動運転化において、自動と手動運転と切り替える際、必ず飲酒の有無、人の状態検知等が必要となる。

従来のアルコール検査装置は被検者の呼気を導入することで、該呼気に含まれるアルコール濃度を測定するものである。このアルコール検査装置において、呼気は、人の呼気を認識する機能がないため、自分の呼気の代わりに外気等を吹き込むことで、なりすまし等が発生するおそれがある。

このような、なりすまし防止のため、アルコール検査装置に導入された空気が呼気であることを検査する必要がある。人の呼気は、外気と異なり水蒸気が飽和状態となっているため、アルコール検査装置に導入された空気の水蒸気量が測定される。すなわち、水分を測定することで、導入された空気が人の呼気であるか否かを判定することができ、なりすましを防止することができる。
また、このような技術に実用化において、装置の環境に対するロバスト性の確保が重要となり、故障率低減等の対策が必要となる。
従来のアルコール検査装置では、人の呼気であるか否かを判定するために、導入された外気の流量を測定したり、酸素ガスの検知を行ったりしている。

例えば、特許文献１に記載のアルコール検出装置が開示されている。この特許文献１には、「複合ガスセンサよりなるアルコール検出装置１０１において、装置本体部７の上流側にファン６を配置し、それよりも下流側に温度センサ９、湿度センサ１１、アルコール検出センサ１２及び酸素センサ１３をこの順で配置し、アルコール検出センサ１２と酸素センサ１３の発熱による影響が温度センサ９と湿度センサ１１に及ばないようにする」アルコール検出装置が開示されている（要約参照）。

特開２０１１−５３０４９号公報

ここで、特許文献１に記載のアルコール検出装置に備えられている湿度センサは、アルコールセンサに対して影響を及ぼすと考えられる空気中の水分量の変化を常時モニタする目的で設置されている。また、特許文献１に記載のアルコール検出装置に備えられている湿度センサとして、容量変化型湿度センサ（センサ素子の導電率や静電容量変化をみるもの）が用いられている。従って、特許文献１に記載のアルコール検出装置は、飽和水蒸気を検知することで、人の呼気が導入されたか否かを判定する目的で設置されているものではない。

また、特許文献１に記載のアルコール検出装置は、ファンが備えられているため、小型化ができず、モバイル化に不適である。さらに、特許文献１に記載のアルコール検出装置は、飽和水蒸気検知をしていないため、導入された外気が人の呼気であるか否かを検知するには不十分である。

また、アルコール検査装置を小型化・低消費電力化することで携帯化を実現しようとすると、微細パターン電極を利用することになるため、大気中の塵によりセンサエラーが発生する。また、詳細は後記するが、このような塵によるエラーに対し、印加電極と、検出電極との幅を広げることで塵によるセンサエラーを防止することができる。しかし、印加電極と、検出電極との幅を広げると、水分検出の感度が低下してしまう。
また、結露対策でヒータ層を導入すると、新たにヒータ層が必要となり、プロセスコストが増加してしまう。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、呼気認識機能を実現する水分検出素子のロバスト性を向上させることを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明の一の手段は、絶縁性の材料で構成されている絶縁部と、電圧が印加される印加部と、前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、前記印加部及び前記出力部に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電部と、を有し、前記印加部、前記出力部及び前記導電部は、前記絶縁部上に備えられていることを特徴とする。

さらに、本発明の他の手段は、絶縁性の材料で構成されている絶縁部と、電圧が印加される印加部と、前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、を有し、呼気の導入前において、前記印加部と、前記出力部との間の電位が所定値以上である場合、前記印加部に対して直流電流が印加されることを特徴とする。
その他の解決手段については実施形態中において適宜記載する。

本発明によれば、呼気認識機能を実現する水分検出素子のロバスト性を向上させることができる。

本実施形態に係る水分検出素子１の構造を示す図である。 本実施形態に係る水分検出素子１が水分を検出する原理（水分付着前）を説明するための図である。 本実施形態に係る水分検出素子１が水分を検出する原理（水分付着後）を説明するための図である。 電極間距離と、塵付着によるエラー発生頻度との関係を示す表である。 水分検出素子１の一部を拡大した図である。 電極間距離と、出力電圧ｖｏとの関係を示す表である。 印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図（その１）である。 印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図（その２）である。 印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図（その３）である。 印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図（その４）である。 印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図（その５）である。 本実施形態に係る水分検出素子１の結露除去方法を説明する図である。 導電膜６を備えていない水分検出素子の結露除去方法を説明する図である。 比較例における湿度センサＴを基板２１の上方からみた平面図である。 比較例における湿度センサＴのＡ−Ａ断面の透視説明図である。 平面配置構造を有する呼気センサ１００の基本構成例を示す図である。 平面配置構造を有するヘルスケア向けの呼気センサ１００の構成例を示す図である。 ワイヤボンディングを用いたパッケージ２００ａの断面模式図である。 フリップチップを用いたパッケージ２００ｂの断面模式図である。 本実施形態に係る呼気検査システムＺの機能ブロックの例を示す図である。 本実施形態で用いられる計測制御装置４００の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態で用いられる解析装置５００の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態で行われる呼気検出処理の手順を示すフローチャートである。 出力電圧ｖｏの時間変化を示すグラフである。 本実施形態で行われる結露除去処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態で行われるガス検出処理の手順を示すフローチャート（その１）である。 本実施形態で行われるガス検出処理の手順を示すフローチャート（その２）である。 ガスセンサ１０１が出力する検出信号の時間変化を示すグラフである。 モバイルタイプの呼気検査装置７００ａの例（例１）を示す図である。 モバイルタイプの呼気検査装置７００ｂの例（例２）を示す図である。 自動車８０１の車内に備えられるタイプの呼気検査装置７００ｃの例を示す図である。 本実施形態で行われるなりすまし防止処理の手順を示すフローチャート（その１）である。 本実施形態で行われるなりすまし防止処理の手順を示すフローチャート（その２）である。 低温タイプ及び高温タイプを有する水分検出素子１Ｗの上面図の例を示す図である。 低温タイプの水分検出素子１ｆの断面模式図である。 高温タイプの水分検出素子１ｇの断面模式図である。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

［水分検出素子１］
（水分検出素子１の構造）
図１は、本実施形態に係る水分検出素子１の構造を示す図である。
図１に示すように、水分検出素子（水分検出部）１は電源５（図２及び図３参照）に接続され、印加電極（印加部）２と、検出電極（出力部）３と、導電膜（導電部）６と、絶縁部４とを有している。
印加電極２は、電源５によって交流電圧ｖｉが印加される電極である。
検出電極３は、水分の検出時に（交流）出力電圧（電圧信号）ｖｏを検出する電極である。
絶縁部４は、親水性の絶縁物の基板で構成されており、具体的には、絶縁性金属酸化物等、少なくとも表面が酸化物で構成されている。なお、絶縁部４の形状は基板状でなくてもよい。

なお、図１に示すように、印加電極２及び検出電極３は、櫛歯形の形状を有している。そして、印加電極２及び検出電極３は、絶縁部４上で、互いの櫛歯がかみ合って対向するように離間して設置されている。このようにすることで、水分付着部（反応部位）の面積を大きくすることができる。
そして、印加電極２と、検出電極３との間には、導電性の膜である導電膜（導電部）６が設置されている。導電膜６は、印加電極２とも検出電極３とも電気的に接続していない。つまり、導電膜６は、印加電極２及び検出電極３に対して電気的に絶縁（独立）している。

例えば、特許文献１に記載の静電容量式湿度センサは、空気中の湿度を測定することを目的としている。
これに対し、本実施形態に係る水分検出素子１は、高湿度（ほぼ、飽和状態）の呼気の検出を目的としている。従って、本実施形態の水分検出素子１は、空気中の水分量を測定することを目的とせず、高湿度の空気（呼気）を検出できればよい。

（水分検出原理）
図２及び図３は、本実施形態に係る水分検出素子１が水分を検出する原理を説明するための図である。図２は水分付着前における水分検出素子１の原理を示す断面模式図であり、図３は水分付着後における水分検出素子１の原理を示す断面模式図である。なお、図２及び図３のそれぞれは、図１のＤ−Ｄ断面模式図を示す。
なお、図２及び図３で示される各構成は、図１に示されている各構成と同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。

図２で示されるように、水分付着前では、検出電極３と、印加電極２との間は通電されていない。従って、印加電極２には交流電圧ｖｉが印加されているが、検出電極３から電圧は検出されない。

そして、図３に示すように、水分子１１が水分検出素子１の絶縁部４に十分に付着すると、検出電極３と、印加電極２とは、水分子１１及び導電膜６をパスとして通電するようになる。すると、検出電極３から印加電極２に加えられた交流電圧ｖｉが検出（出力）される。検出（出力）された電圧（出力電圧ｖｏ）に基づき水分検出素子１は水分を検出する。出力電圧ｖｏは交流電圧である。

このように、呼気に含まれる水分子１１が絶縁部４に付着することで、この水分子１１及び導電膜６をパスとして通電が行われる。これにより、検出電極３で出力電圧ｖｏが検出される。従って、本実施形態に係る水分検出素子１は、水分子１１が付着できるほどの広さの絶縁部４があればよく、小型化を実現することができる。

また、水分（水分子１１）が絶縁部４に付着する前は、出力電圧ｖｏはほぼ０であるのに対し、水分（水分子１１）の付着後では出力電圧ｖｏが、（理論的には）ほぼ交流電圧ｖｉと同じとなる。これにより、優れたＳ／Ｎ（Signal/Noise）比を実現することができる。

なお、絶縁部４の表面は、図２及び図３に示すように凹凸のある構造を有している。このように、絶縁部４の表面が凹凸を有することにより、絶縁部４の表面積を増やすことができる。すなわち、絶縁部４の表面が凹凸を有することにより、より多くの水分子１１を付着させることができる。これにより、出力電圧ｖｏを増加させることができ、高感度化を図ることができる。
さらに、絶縁部４が、少なくとも表面が、親水性の高い酸化物で構成されるようにすることで、水分を付着させやすくすることができる。なお、親水性の高い酸化物とは、絶縁性金属酸化物、すなわち、表面に酸素原子が配置されているものである。

ここで、図４を参照して、電極間距離と、塵付着によるエラー発生頻度との関係を説明する。
図４は、電極間距離と、塵付着によるエラー発生頻度との関係を示す表である。
ここで、電極間距離とは、印加電極２と、検出電極３との距離である。また、図４に示す結果は、図１に示す水分検出素子１から導電膜６を省略した水分検出素子が用いられている。そして、塵付着によるエラー発生頻度は、２０個の水分検出素子のうち、何個の水部検出素子で塵付着によるエラーが検出されたかを示している。

図４に示すように、電極間距離が１０μｍの場合、０．５年間で１２個の水分検出素子でエラーが検出され、電極間距離が１５μｍの場合、０．５年間で３個の水分検出素子でエラーが検出されている。そして、電極間距離が２０μｍとなると、１．５年間で塵によるエラーを検出した水分検出素子が０個となっている。
これは、大気中に存在する塵のほとんどが２０μｍ以下の大きさを有することによる。

しかし、印加電極２と、検出電極３との間の距離が大きくなると、印加電極２及び検出電極３間に付着する水分量が多くなるため、水分検出素子の感度が低下する。言い換えれば、印加電極２と、検出電極３との間の距離が大きくなると、印加電極２及び検出電極３間が導通するために、多量の水分が必要となるため、水分検出素子の感度が低下してしまう。

逆に、印加電極２と、検出電極３との間の距離が小さくなると、少ない水分で印加電極２と、検出電極３とが導通するため、感度が向上する。しかし、塵による導通も生じやすくなるため、エラーが生じる確率も上昇する。つまり、感度と、塵によるエラーとはトレードオフの関係となっている。

そこで、本実施形態では、図１に示すように、印加電極２と、検出電極３との間に、印加電極２及び検出電極３に対して絶縁されている導電性の導電膜６が配置される。
このような導電膜６が配置されることで、水分が付着する部分の面積が小さくなり、少ない水分でも印加電極２及び検出電極３間が導通する。また、導電膜６は、印加電極２及び検出電極３に対して絶縁されているので、導電膜６上に塵がのっても印加電極２及び検出電極３が導通することはない。
すなわち、図１に示す水分検出素子１によれば、塵付着によるエラーの発生を抑えつつ、感度を良好に保つことができる。

図５は、図１に示す水分検出素子１の一部を拡大した図である。
図５に示すａは、印加電極２及び検出電極３間の距離（この距離を電極間距離と称す）であり、図４を参照して説明した通り、ａ≧２０μｍであることが望ましい。
ａ≧２０μｍであれば、導電膜６と印加電極２との間、及び、導電膜６と検出電極３との間の距離ｂはどのような距離でもよい。ただし、導電膜６と印加電極２との間、及び、導電膜６と検出電極３との間の距離ｂは、小さければ小さいほど感度が良好となる。従って、導電膜６と印加電極２との間、及び、導電膜６と検出電極３との間の距離は、製造コストとの兼ね合いで、なるべく小さい距離とすることが望ましい。

図６は、電極間距離と、出力電圧ｖｏとの関係を示す表である。
ここで、電極間距離は、図４における電極間距離ａのことである。この表は、以下の処理の結果を示すものである。まず、導電膜６なしの水分検出素子及び導電膜６ありの水分検出素子１に、飽和水蒸気で印加電極２及び検出電極３の間が導通させられた。そして、ピーク電圧が３Ｖの交流電圧ｖｉが印加電極２に印加された。表は、この結果、検出電極３で検出された出力電圧ｖｏを示している。出力電圧ｖｏの値が高ければ高いほど、感度が良好であることを示している。

導電膜６なしの場合、電極間距離が１０μｍの場合、２．８Ｖの出力電圧ｖｏが得られているのに対し、電極間距離が１５μｍ、２０μｍと大きくなるに従って、出力電圧ｖｏは、２．５Ｖ、２．２Ｖと低下している。印加電極２、検出電極３間が導通しているのにもかかわらず、出力電圧ｖｏが低下しているのは、電極間距離が大きくなると、水分子１１に由来する抵抗が大きくなるためである。

これに対して、導電膜６ありの水分検出素子１の場合、電極間距離が２０μｍで２．８Ｖの出力を得ることができた。これは、導電膜６なしの水分検出素子において、電極間距離が１０μｍの場合と同等の感度である。ただし、導電膜６ありの水分検出素子１では、図５に示すｂをｂ＝５μｍとした。つまり、導電膜６と印加電極２との間、及び、導電膜６と、検出電極３との間の距離（図５の距離ｂ）を５μｍずつとした。

このように、本実施形態に係る水分検出素子１によれば、塵にエラーの発生を抑えつつ、検出感度を良好に保つことができる。つまり、水分検出素子１のロバスト性が向上する。さらに、図１に示す水分検出素子１は、これまでの水分検出素子と比較して、小型化が可能である上、大きな電圧を印加する必要がないことから低消費電力化を実現することができる。

（変形例）
ここまでの水分検出素子１では、図１に示すように、印加電極２及び検出電極３が櫛歯形の形状を有しており、印加電極２及び検出電極３は、互いの櫛歯がかみ合って対向するように離間して設置されている。そして、導電膜６が、印加電極２及び検出電極３の間に配置されている。
しかしながら、導電膜６が、印加電極２及び検出電極３の間に、印加電極２及び検出電極３と電気的に絶縁されている状態で配置されていればよく、図１の形式に限らなくてもよい。

図７Ａ〜図７Ｅは、印加電極２、検出電極３、導電膜６の配置の変形例を示す図である。
まず、図７Ａに示す水分検出素子１ａは、印加電極２及び検出電極３の間に、長方形の導電膜６ａ（６）の長手方向が印加電極２及び検出電極３の方向を向くように配置されている。
また、図７Ｂに示す水分検出素子１ｂでは、印加電極２及び検出電極３の間に、長方形の導電膜６ｂ（６）の短手方向が印加電極２及び検出電極３の方向を向くように配置されている。

さらに、図７Ｃに示す水分検出素子１ｃに示す導電膜６ｃ（６）は、図２に示す導電膜６が短手方向に細分化された形状となっている。図７Ｃに示す水分検出素子１ｃには、このような形状の導電膜６ｃ（６）が、印加電極２と検出電極３との間に複数設けられている。
また、図７Ｄに示す水分検出素子１ｄに示す導電膜６ｄ（６）は、図２に示す導電膜６が長手方向に細分化された形状となっている。図７Ｄに示す水分検出素子１ｄには、このような形状の導電膜６ｄ（６）が、印加電極２と検出電極３との間に複数設けられている。

そして、図７Ｅに示す水分検出素子１ｅでは、半円形の導電膜６ｅ１，６ｅ２（６）が互いに向かい合うように配置され、さらに、導電膜６ｅ１，６ｅ２の内側に円形の導電膜６ｅ３（６）が配置されている。そして、導電膜６ｅ１の外側に印加電極２、導電膜６ｅ２の外側に検出電極３が配置されている。なお、印加電極２において導電膜６ｅ１に対向している箇所、及び、検出電極３において導電膜６ｅ２に対向している箇所は、それぞれ導電膜６ｅ１，６ｅ２の外径に沿った形状となっている。

なお、図７Ｃに示す水分検出素子１ｃは、図１及び図２に示す水分検出素子１より塵に対するロバスト性が向上している。すなわち、図１及び図２に示す水分検出素子１は、導電膜６と印加電極２、及び、導電膜６と検出電極３の２箇所に塵が付着すると、印加電極２と、検出電極３とが導通してしまう。しかしながら、水分検出素子１ｃは、例えば、導電膜６ｃ１と印加電極２との間、及び、導電膜６ｃ２と検出電極３との間の２箇所に塵が付着しても、その他の導電膜６ｃが導通していない。そのため、印加電極２と、検出電極３とが導通しない。つまり、水分検出素子１ｃは、水分検出素子１よりも多くの塵が付着しないと、印加電極２及び検出電極３が導通しない。よって、ロバスト性が向上する。

同様に、図７Ｄに示す水分検出素子１ｄは、図１及び図２に示す水分検出素子１より塵に対するロバスト性が向上している。水分検出素子１ｃは、例えば、導電膜６ｄ１と印加電極２との間、及び、導電膜６ｄ２と検出電極３との間の２箇所に塵が付着しても、その他の導電膜６ｄが導通していない。そのため、印加電極２と、検出電極３とが導通しない。つまり、水分検出素子１ｄは、水分検出素子１よりも多くの塵が付着しないと、印加電極２及び検出電極３が導通しない。よって、ロバスト性が向上する。
図７Ｂに示す水分検出素子１ｂや、図７Ｅに示す水分検出素子１ｅも同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態に係る水分検出素子１は、図２及び図３に示すように印加電圧として交流電圧ｖｉを用いている。このようにすることで、本実施形態に係る水分検出素子１は高速化を図ることができる。すなわち、印加電圧として直流電圧を用いると、水分検出素子１と、水分とにおける等価回路中のコンデンサ成分による電圧の立ち上がりの遅れが生じる。そして、これによる検出の遅れが生じる。これに対し、印加電圧として交流電圧ｖｉを用いると、等価回路中のコンデンサ成分の影響が小さくなるため、検出の遅れが小さくなる。特に、印加電圧としての交流電圧ｖｉの周波数として、高周波（数ＭＨｚ規模）の周波数を用いることで、検出を高速化することができる。

［結露除去］
図８は、本実施形態に係る水分検出素子１の結露除去方法を説明する図である。なお、図８は、図１のＤ−Ｄ断面模式図に相当する。
なお、図８は、図３と同様の図であるため、各構成には図３と同一の符号を付して説明を省略する。
結露している状態とは、呼気が導入される前において、図８に示すように既に水分子１１が絶縁部４に付着し、水分子１１及び導電膜６を介して、印加電極２と、検出電極３とが導通している状態である。
このような場合、印加電極２に印加される直流電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏとの電位差が小さくなっている。出力電圧Ｖｏは直流電圧である。呼気導入前に、直流電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏとの電位差が小さくなっている場合、電源５は、一定の直流電流を印加電極２に印加する（図８の太矢印）。実際には、電源５は、直流成分をバイアスさせた交流電流を印加電極２に印加する。なお、本実施形態では、交流には小文字（「ｖ」等）を用い、直流には大文字（「Ｖ」等）を用いることとする。

このようにすることで、水分子１１及び導電膜６に直流電流が流れ、その時に発生するジュール熱により、水分子１１が蒸発する。このようにすることで、結露を除去することができる。換言すれば、水分子１１のパスを電流経路とみなし、このパスに、直流電流を流すことで、水分子１１の抵抗に由来するジュール熱により、水分子１１が蒸発する。このようすることで、結露による影響を除くことができ、水分検出素子１のロバスト性を向上させることができる。

なお、本結露除去方法は、図９のように導電膜６を有さない水分検出素子１ｚに対しても有効である。
導電膜６を有さない水分検出素子１ｚにおける結露除去方法は図８と同様であるため、説明を省略する。

（比較例における湿度センサＴの例）
次に、比較例における湿度センサＴの例について図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す湿度センサＴは、特開２００８−３９５０８号公報に記載のものである。ただし、図１０Ｂについては、特開２００８−３９５０８号公報の図面を一部変更している。
図１０Ａは、湿度センサＴを基板２１の上方からみた平面図である。また、図１０Ｂは、図１０ＡのＡ−Ａ断面図である。
なお、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、説明のために一部を拡大して誇張して示している。また、以下の説明において、ある層が他の層の上に存在すると記述される場合には、ある層が他の層の真上に存在する場合と、ある層と他の層との間に第３の層が介在される場合とを示す。
また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、本比較例の説明に必要な部分以外の説明は、適宜簡略化する。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、湿度センサＴは、基板面２１ａの上に設けられた湿度検出部３０と、出力部２９と、ヒータ制御部２８と、から構成されている。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、湿度検出部３０は、基板面２１ａの上に、ヒータ２２、絶縁膜２３、下部電極２４、感湿部材２５及び上部電極２６が順に積層されて構成されている。
下部電極２４及び上部電極２６は、感湿部材２５の静電容量を検出し、その検出された静電容量に対応するレベルの電圧信号を出力する出力部２９と電気的に接続されている。ヒータ２２はヒータ制御部２８と電気的に接続されている。

基板面２１ａの上には、ヒータ２２が、例えば、ＰｏｌｙＳｉ薄膜により形成されている。このヒータ２２の上面を覆って、例えば、プラズマＣＶＤ法により酸化けい素からなる絶縁膜２３が形成されている。
また、基板面２１ａの上には、ヒータ２２の外側であって、後述する上部電極２６の下面の４角近傍に、４つのパッド２１ｐ〜２１ｓが形成されている。

各パッド２１ｐ〜２１ｓには、はんだボールからなるバンプ２０がそれぞれ形成されている。

この絶縁膜２３の上面には、下部電極２４が、真空蒸着法などによりアルミニウムを付着させ、所定の形状（本比較例では蛇腹状）にパターニングして薄膜状に形成されている。下部電極２４は、バンプ２０ｑを介して、出力部２９と電気的に接続されている。

この下部電極２４を覆って、湿度に応じて静電容量が変化する感湿部材２５が形成されている。
感湿部材２５の上面には、水分を透過可能に構成された上部電極２６が、感湿部材２５に接触した状態で設けられている。上部電極２６は、バンプ２０ｓを介して、出力部２９と電気的に接続されている。また、バンプ２０ｒ及びバンプ２０ｓは、下部電極２４に対して所定の間隔を保持している。

基板２１上のヒータ２２により、湿度検出部３０に結露などによりセンサ特性の変動が生じた場合でも、ヒータ２２を発熱させて水分を除去することにより、迅速に元のセンサ特性に戻すことができる。

しかしながら、図１０Ｂに示すように、比較例における湿度センサＴでは、ヒータ２２が所定の層として設けられている。つまり、湿度センサＴにおける層の数が多くなる。そのため、フォトマスク数や、製造のための工程数が多くなり、製造コストが増加してしまう。
また、図１０Ｂに示すように、ヒータ２２を別途設ける必要があり、湿度センサＴの小型化が困難になってしまう。

一方、本実施形態の図８及び図９に示す結露除去方法によれば、ヒータを別途設ける必要がないため、ヒータ層が不要となり、水分検出素子１を小型化することができる。これにより、モバイル化等が可能となる。また、ヒータが不要となることから、製造コストを削減することができる。

［呼気センサ１００］
次に、水分検出素子１を利用した呼気センサ１００について説明する。
（平面配置構造）
図１１は、平面配置構造を有する呼気センサ１００の基本構成例を示す図である。
図１１に示す平面配置構造を有する呼気センサ（呼気ガス検出装置）１００ａ（１００）では、平面構造を有する回路基板に水分検出素子１が配置されている。さらに、呼気センサ１００ａでは、水分検出素子１の周囲に小型のガスセンサ（ガス検出部）１０１が複数種類配置されている。水分検出素子１は、図１及び図７Ａ〜図７Ｅのいずれかに示すものである。
水分検出素子１の周囲に配置されるガスセンサ１０１は、アルコール用のガスセンサ１０１ｃ、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄ、水素用のガスセンサ１０１ｆ等である。なお、アルコールには種々の物質が含まれるが、本実施例では、一例として、エタノールを用いて説明する。
ちなみに、アルコール（エタノール）用のガスセンサ１０１ｃは飲酒の有無（呼気中のアルコールの有無）等を検出する。また、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄはアルコールの代謝物であり悪酔いの有無、水素用のガスセンサ１０１ｆは消化器系の活性化の有無等を検出する。なお、ここで「有無」とは、呼気中に所定量以上の成分が含まれているか否か等である。

なお、水分検出素子１、ガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆは、図１１の配列でなくてもよい。ただし、水分検出素子１は、なるべく呼気センサ１００ａの中心に近い位置に配置されるのが好ましい。

図１２は、平面配置構造を有するヘルスケア向けの呼気センサ１００の構成例を示す図である。図１２において、図１１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１２に示す平面配置構造を有する呼気センサ（ガス検出装置）１００ｂ（１００）では、平面構造を有する回路基板の中心に水分検出素子１が配置されている。さらに、呼気センサ１００ｂでは、水分検出素子１の周囲に小型のガスセンサ（ガス検出部）１０１が複数種類配置されている。水分検出素子１は、図１及び図７Ａ〜図７Ｅのいずれかに示すものである。
水分検出素子１の周囲に配置されるガスセンサ１０１は、一酸化炭素用のガスセンサ１０１ａ、一酸化窒素用のガスセンサ１０１ｂ、アルコール用のガスセンサ１０１ｃ、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄ、アセトン用のガスセンサ１０１ｅ、水素用のガスセンサ１０１ｆ等を含んで構成される。なお、アルコールには種々の物質が含まれるが、本実施形態では、一例として、エタノールを用いて説明する。

なお、水分検出素子１、ガスセンサ１０１ａ〜１０１ｆは、図１２に示す配置でなくてもよい。ただし、水分検出素子１は、なるべく呼気センサ１００ｂの中心に近い位置に配置されるのが好ましい。

ちなみに、一酸化炭素用のガスセンサ１０１ａは喫煙の有無、一酸化窒素用のガスセンサ１０１ｂは肺炎等の呼吸系における炎症の有無、アセトン用のガスセンサ１０１ｅは糖尿病の有無等を検出できる。なお、ここで「有無」とは、呼気中に所定量以上の成分が含まれているか否か等である。

図１２では、６種類のガスセンサ１０１を有した構成となっているが、これらのすべてを備える必要はなく、目的に応じて１種類または数種類のガスセンサ１０１を有する構成としてもよい。あるいは、目的に応じて使用するガスセンサ１０１が切替可能な構成となっていてもよい。さらに、図１２に示す例で用いられているガスセンサ１０１に限らず、例えば、二酸化炭素用のガスセンサ１０１等が配置されてもよい。

図１１及び図１２に示す呼気センサ１００ａ，１００ｂによれば、後記するように水分検出素子１によって導入された呼気が人の呼気であるか否かを判定しつつ、ガス検出を行うことができる。

［パッケージ２００例］
次に、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本実施形態に係る呼気センサ１００のパッケージ２００の例を示す。
図１３Ａは、ワイヤボンディングを用いた呼気センサパッケージ（以下、パッケージ２００ａと称する）の断面模式図である。
パッケージ２００ａは、箱型の本体部２０１、蓋部２０２を有している。セラミック製の本体部２０１の内部には呼気センサ１００が設置されている。また、本体部２０１は、外部に外側印加電極２１１及び外側検出電極２１２を有している。さらに、本体部２０１は、内部に内側印加電極２２１及び内側検出電極２２２を有している。外側印加電極２１１と内側印加電極２２１とは、本体部２０１に内蔵されている本体内配線２３１によって接続されている。同様に、外側検出電極２１２と内側検出電極２２２とは、本体部２０１に内蔵されている本体内配線２３１によって接続されている。
そして、内側印加電極２２１は、導電性ワイヤ２３２によるワイヤボンディング及び呼気センサ１００の回路基板上の配線によって水分検出素子１の印加電極２（図１〜図３参照）と接続している。同様に、内側検出電極２２２は、導電性ワイヤ２３２によるワイヤボンディング及び呼気センサ１００の回路基板上の配線によって水分検出素子１の検出電極３（図１〜図３参照）と接続している。

また、蓋部２０２はメッシュが設けられており、パッケージ２００ａの外部に存在する塵等が水分検出素子１に付着するのを防止する。このような、メッシュが蓋部２０２に設けられることにより、水分検出素子１に塵が付着するのを防ぐことができるので、塵に由来するエラーの発生が、さらに低減する。

図１３Ｂは、フリップチップを用いた呼気センサパッケージ（以下、パッケージ２００ｂと称する）の断面模式図である。
パッケージ２００ｂは、箱型の本体部２０１ｂ、蓋部２０２を有している。本体部２０１ｂは、さらに、側壁部２０３と、底部２０４とを有している。側壁部２０３、底部２０４は、ともにセラミック製である。なお、図１３Ｂに示すように、側壁部２０３は、脚部を兼ねている。
底部２０４に載置されるようにして呼気センサ１００が設置されている。また、側壁部２０３は、外部に外側印加電極２１１及び外側検出電極２１２を有している。さらに、側壁部２０３は、内部に内側印加電極２２１及び内側検出電極２２２を有している。外側印加電極２１１と内側印加電極２２１とは、側壁部２０３に内蔵されている本体内配線２３１によって接続されている。同様に、外側検出電極２１２と内側検出電極２２２とは、側壁部２０３に内蔵されている本体内配線２３１によって接続されている。

そして、内側印加電極２２１は、フリップチップ形式によって呼気センサ１００の回路基板上の印加端子（不図示）に接続している。この印加端子は、呼気センサ１００の回路基板上の配線を介して水分検出素子１の印加電極２（図１、図２参照）と接続している。同様に、内側検出電極２２２は、フリップチップ形式によって呼気センサ１００の回路基板上の検出端子（不図示）に接続している。この検出端子は、呼気センサ１００の回路基板上の配線を介して水分検出素子１の検出電極３（図１、図２参照）と接続している。
なお、図１３Ａと同様に、蓋部２０２にはメッシュが設けられている。このメッシュは、図１３Ａと同様の構成、効果を有するため、ここでの説明を省略する。

なお、呼気が導入される呼気導入口に蓋部２０２に設けられているようなメッシュが備えられている場合、パッケージ２００ａ，２００ｂにおいて蓋部２０２を省略可能である。

［呼気検査システムＺ］
図１４は、本実施形態に係る呼気検査システムＺの機能ブロックの例を示す図である。
呼気検査システムＺは、呼気検出装置３００と、解析装置（解析部）５００と、送信装置６０１と、記憶装置６０２とを含む。
呼気検出装置３００は、呼気センサ１００及び計測制御装置４００を有している。呼気センサ１００は、水分検出素子１と、ガスセンサ１０１とを有しているが、図１１、図１２で説明済みであるので、ここでの説明を省略する。
計測制御装置４００は、交流電源４１０（図１５参照）の周波数を変換して出力する。
また、呼気検出装置３００は、取得したアナログ信号を、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器３０１ａ，３０１ｂでディジタル信号に変換して解析装置５００へ出力する。取得したアナログ信号とは、水分検出素子１から取得した出力電圧ｖｏの電圧信号や、ガスセンサ１０１から取得した検出信号である。

解析装置５００は、呼気センサ１００における水分検出素子１から出力電圧ｖｏの電圧信号を取得するとともに、ガスセンサ１０１から検出信号を取得する。そして、解析装置５００は、水分検出素子１から取得した出力電圧ｖｏや、ガスセンサ１０１から取得した検出信号等を基に、呼気中におけるガスの含有率を解析する。なお、本実施形態では、解析装置５００が呼気センサ１００から出力電圧ｖｏ及び検出信号を取得するとしている。しかしながら、これに限らず、計測制御装置４００が呼気センサ１００から出力電圧ｖｏ及び検出信号を取得し、解析装置５００へ取得した出力電圧ｖｏ及び検出信号をわたすようにしてもよい。

記憶装置６０２は、データベースサーバ等である。記憶装置６０２には、解析装置５００が水分検出素子１から取得した出力電圧ｖｏや、ガスセンサ１０１から取得した検出信号が検査時刻とともに保持されたり、解析装置５００による解析結果が保持されたりする。
送信装置６０１は、解析装置５００による解析結果（ドライバの状態に関する情報等）を図示しない中央情報センタ等に通知する。

（計測制御装置４００）
図１５は、本実施形態で用いられる計測制御装置４００の構成例を示す機能ブロック図である。
計測制御装置４００は、メモリ４０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０２、入力装置４０３、ＡＣ／ＡＣインバータ回路４０４を有する。さらに、計測制御装置４００は、交流端子４０５、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路４０６及び直流端子４０７を有する。
メモリ４０１には、プログラムがＣＰＵ４０２によって実行されることで、制御部４１１が具現化している。
制御部４１１は、入力装置４０３を介して入力された情報に基づいてＡＣ／ＡＣインバータ回路４０４や、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路４０６に指示を送る。

ＡＣ／ＡＣインバータ回路４０４は、制御部４１１から送られた指示に基づいて、交流電源４１０から入力された交流電圧の周波数及び電圧を変換し、交流端子４０５へ出力する。交流端子４０５には、水分検出素子１が接続される。
また、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路４０６は、制御部４１１から送られた指示に基づいて、交流電源４１０から入力された交流電圧の電圧を変換し、さらに交流電流を直流電流に変換して直流端子４０７へ出力する。直流端子４０７には、ガスセンサ１０１（図１４参照）が接続される。

また、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路４０６の出力は、スイッチ４０８を介してＡＣ／ＡＣインバータ回路４０４の出力側に備えられている加算器４０９に接続している。スイッチ４０８は、制御部４１１によって開閉が制御されている。制御部４１１は、呼気導入前において、スイッチ４０８はＯＮになっている。このとき、水分検出素子１に印加される直流電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏの電位差が所定値以下の場合、スイッチ４０８をＯＮにした状態で交流電圧に直流電圧がバイアスされた電圧が所定時間、印加電極２に印加される。水分検出素子１に印加される直流電圧Ｖｉと、出力電圧Ｖｏの電位差が所定値以下の場合とは、すなわち、結露が生じている場合である。
それ以外の場合では、スイッチ４０８はＯＦＦ状態になっている。
なお、水分検出素子１に結露が生じている場合、直流端子４０７の出力電圧を、直接水分検出素子１に印加するようにしてもよい。

また、図１５に示す計測制御装置４００の構成は一例であり、図１５に示す構成に限らない。例えば、水晶発振器を用いて交流信号（交流電圧ｖｉ）が発生されてもよい。
ちなみに、図１５に示す計測制御装置４００が図２及び図３の電源５に相当する。

（解析装置５００）
図１６は、本実施形態で用いられる解析装置５００の構成例を示す機能ブロック図である。
解析装置５００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）であり、メモリ５０１、ＣＰＵ５０２、送受信装置５０３、表示装置（表示部）５０４を有する。さらに、解析装置５００は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置５０５、撮像装置（撮像部）５０６等を有している。なお、後記するなりすまし防止処理が行われない場合、撮像装置５０６は省略可能である。
メモリ５０１には、記憶装置５０５に格納されているプログラムがロードされる。そして、ロードされたプログラムが、ＣＰＵ５０２によって実行されることで、処理部５１１、及び処理部５１１を構成する各部５１２〜５１５が具現化されている。

水分測定処理部５１２は、水分検出素子１（図１４参照）から送られた検出信号を基に呼気に含まれる水分の測定に関する処理を行う。
ガス測定処理部５１３は、ガスセンサ１０１（図１４参照）から送られた検出信号を基に呼気に含まれる各種ガスの測定に関する処理を行う。
判定処理部５１４は、ガス測定処理部５１３の測定結果に基づいて、例えば、被検者が飲酒をしていないか否かの判定を行う。
認証処理部５１５は、後記するなりすまし防止処理を行う。

なお、呼気検査システムＺで、ガスの測定を行わない場合は、ガス測定処理部５１３を省略可能である。

なお、図１４に示す呼気検査システムＺでは、呼気検出装置３００、解析装置５００、送信装置６０１及び記憶装置６０２をそれぞれ別の装置としているが、これに限らない。例えば、呼気検出装置３００、解析装置５００、送信装置６０１及び記憶装置６０２のうち、少なくとも２つが１つの装置となっていてもよい。
例えば、呼気検出装置３００、解析装置５００、送信装置６０１及び記憶装置６０２のすべてが１つの装置に備えられていてもよい。
あるいは、解析装置５００、送信装置６０１及び記憶装置６０２の部分が、１つの装置に備えられていてもよい。

［フローチャート］
次に、図１７〜図２１を参照して、本実施形態に係る呼気検査システムＺの処理手順を示す。適宜、図１４〜図１６を参照する。
（呼気検出処理）
図１７は、本実施形態で行われる呼気検出処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザが呼気検査システムＺの電源をＯＮとする（Ｓ１０１）ことにより、呼気検査システムＺは、結露除去処理を行う（Ｓ１０２）。結露除去処理は後記して説明する。
結露除去処理が完了すると、水分測定処理部５１２は、表示装置５０４にユーザに対して呼気導入を促す画面（呼気導入要求画面）を表示する（Ｓ１０３）。
そして、印加電極２への交流電圧ｖｉの印加が開始される（Ｓ１０４）。なお、印加される交流電圧ｖｉは計測制御装置４００の交流端子４０５から出力されるものである。
その後、被検者が呼気導入口に呼気を導入することで、呼気導入が開始される（Ｓ１０５）。
そして、水分測定処理部５１２が、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏの測定を開始することで水分測定が開始される（Ｓ１０６）。この際、水分測定処理部５１２は、時刻０から現在時刻までの電圧値の差を出力電圧ｖｏとして算出するものとする。

その後、水分測定処理部５１２は、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１以上となったか否かを判定する（Ｓ１１１）。
ステップＳ１１１の結果、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１未満である場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）、呼気強度不足として、被検者に呼気導入を継続させる（Ｓ１１２）。そして、水分測定処理部５１２はステップＳ１１１に処理を戻す。
ステップＳ１１１の結果、出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１以上である場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、水分測定処理部５１２は、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏが第２の閾値ｖｔｈ２以上となったか否かを判定する（Ｓ１１３）。なお、第１の閾値ｖｔｈ１＜第２の閾値ｖｔｈ２である。また、出力電圧ｖｏは、実際には交流電圧となるので、水分測定処理部５１２は、出力電圧ｖｏの電圧ピークが第２の閾値ｖｔｈ２以上となった回数が所定回数を超えたか否かによって、ステップＳ１１２の判定を行う。このことは、後記して説明する。

ステップＳ１１３の結果、出力電圧ｖｏが第２の閾値ｖｔｈ２未満である場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、水分測定処理部５１２は、呼気強度不足として、被検者に呼気導入を継続させる（Ｓ１１４）。そして、水分測定処理部５１２はステップＳ１１３に処理を戻す。
ステップＳ１１３の結果、出力電圧ｖｏが第２の閾値ｖｔｈ２以上である場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、水分測定処理部５１２は、呼気強度が十分であると判定する（Ｓ１２１）。その後、被検者は呼気導入を終了する（Ｓ１２２）。このとき、呼気検出装置３００は、ブザーや、音声や、画面表示等で呼気導入を終了させる旨を被検者に通知する。

図１８は、水分検出素子１の出力電圧ｖｏの時間変化を示すグラフである。
図１８において、横軸は時間（ｓｅｃ）を示し、縦軸は出力電圧ｖｏ（任意単位）を示している。
まず、時刻ｔ０で被検者が呼気導入を始めると（図１７のステップＳ１０５）、出力電圧ｖｏが上昇し始め、時刻ｔ１１で出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１を超える（図１７のステップＳ１１１；Ｙｅｓ）。
その後、出力電圧ｖｏは上昇し続け、時刻ｔ１２で電圧ピークが１５回、第２の閾値ｖｔｈ２を超える（図１７のステップＳ１１３；Ｙｅｓ）。このときの回数は任意に決めることができる。この回数は、周波数により異なるが、出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１を超えた後、おおよそ１秒から３秒に相当するピーク数とする。
ちなみに、第２の閾値ｖｔｈ２は、導入された空気（呼気）中に水分が含まれていることが確認されるのに十分な出力電圧ｖｏである。
その後、時刻ｔ１３で被検者は呼気導入を終了する（図１７のステップＳ１２２）。

（結露除去処理）
図１９は、本実施形態で行われる結露除去処理の手順を示すフローチャートである。
まず、直流電圧Ｖｉが印加電極２に印加され（Ｓ２０１）、水分測定処理部５１２は、検出電極３における出力電圧（直流）Ｖｏを測定する。前記したように、ステップＳ２０１で印加される直流電圧Ｖｉは、計測制御装置４００の交流端子４０５から出力される電圧である。なお、ステップＳ２０１で実際に印加される電圧は、前記したように、交流電圧に直流電圧をバイアスさせたものである。
そして、水分測定処理部５１２は、Ｖｉ―Ｖｏが第３の閾値Ｖｔｈ３未満であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。ちなみに、Ｖｉ、Ｖｏは、バイアス電圧の値を示している。

ステップＳ２０２の結果、Ｖｉ―Ｖｏが第３の閾値Ｖｔｈ３以上である場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、水分測定処理部５１２は、結露が生じていない、もしくは、結露が除去されたと判定し、図１７の処理へリターンする。
ステップＳ２０２の結果、Ｖｉ―Ｖｏが第３の閾値Ｖｔｈ３未満である場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、水分測定処理部５１２は、結露が生じていると判定する。
そして、水分測定処理部５１２は、印加回数ｎが所定回数Ｎより大きいか否かを判定する（Ｓ２０３）。

ステップＳ２０３の結果、印加回数ｎが所定回数Ｎより大きい場合（Ｓ２０３→Ｙｅｓ）、水分測定処理部５１２はエラー通知を行う（Ｓ２０４）。エラー通知は、表示装置５０４にエラーが検出された旨の情報が表示されてもよいし、図示しない警報装置から発報されてもよい。エラー通知を行った後、呼気検査システムＺは処理を終了する。

ステップＳ２０３の結果、印加回数ｎが所定回数Ｎ以下の場合（Ｓ２０３→Ｎｏ）、水分測定処理部５１２は、水分検出素子１に直流電流を一定時間印加する（Ｓ２０５）。なお、前記したように、ステップＳ２０５では、実際には直流電流をバイアスした交流電流が印加される。
その後、水分測定処理部５１２は、ｎを１加算し（ｎ←ｎ＋１）（Ｓ２０６）、ステップＳ２０１へ処理を戻す。

（ガス検出処理）
図２０Ａ及び図２０Ｂは、本実施形態で行われるガス検出処理の手順を示すフローチャートである。図２０Ａ及び図２０Ｂに示す処理では図１７に示す処理が利用されている。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂでは、検出するガスがアルコールである場合を示しているが、アルコール以外のガスも同様の手順で検出することができる。実際のアルコール検出では、アルコール以外に、代謝物であるアセトアルデヒド、呼気中の濃度が約１０ｐｐｍと高い水素がガス測定の対象となる。そして、アルコール、アセトアルデヒド及び水素のガス濃度を基に、アルコールのガス濃度が算出される。このようにすることで、正確なアルコールのガス濃度を算出することが可能となる。ここでも、この手法を用いることとし、ガスセンサ１０１として、アルコール用のガスセンサ１０１ｃ、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄ及び水素用のガスセンサ１０１ｆが使用される。以下、アルコール用のガスセンサ１０１ｃ、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄ及び水素用のガスセンサ１０１ｆの各ガスセンサ１０１をガスセンサ１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｆと称する。また、図２０Ａ及び図２０Ｂのフローチャートで、図１７と同様の処理については同一のステップ番号を付す。

まず、図２０ＡにおけるステップＳ１０１〜Ｓ１１２までは、図１７のステップＳ１０１〜Ｓ１１２までの処理と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。
ステップＳ１１１の結果、出力電圧ｖｏが第１の閾値ｖｔｈ１以上である場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、ガス測定処理部５１３はガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆからの出力測定（ガス測定）を開始する（Ｓ３０１）。
その後、水分測定処理部５１２は、ステップＳ１１３の処理を行う。ステップＳ１１３〜Ｓ１２２の処理は、図１７のステップＳ１１３〜Ｓ１２２と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。
ステップＳ１２２で呼気導入が終了されるとともに、ガス測定処理部５１３はガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆからの出力測定（ガス測定）を終了する（Ｓ３１１）。

その後、ガス測定処理部５１３は、ガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆからの出力開始から出力終了までの出力曲線からガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆのガス飽和信号値を算出する（Ｓ３２１）。ステップＳ３２１の処理については後記する。
さらに、ガス測定処理部５１３は、算出した各ガス飽和信号値を基に、差分進化法により飽和状態での各ガス濃度（飽和ガス濃度）を算出する（図２０ＢのＳ３２２）。各ガスとは、アルコール、アセトアルデヒド、水素等である。このように、複数の飽和ガス濃度を基に、差分進化法を用いて、あるガスの飽和ガス濃度を算出することで、精度の高い飽和ガス濃度を算出することができる。

そして、判定処理部５１４は、ステップＳ３２２で算出した各飽和ガス濃度のうち、アルコールの飽和ガス濃度（アルコール濃度）が基準値以上であるか否かを判定する（Ｓ３２３）。
ステップＳ３２３の結果、アルコール濃度が基準値未満である場合（Ｓ３２３→Ｎｏ）、判定処理部５１４は、被検者が飲酒をしていないと判定する（Ｓ３２４）。
ステップＳ３２３の結果、アルコール濃度が基準値以上である場合（Ｓ３２３→Ｙｅｓ）、判定処理部５１４は、被検者が飲酒をしていると判定する（Ｓ３２５）。

図２１は、（半導体）ガスセンサ１０１が出力する検出信号の時間変化を示すグラフである。図２１において、縦軸が検出信号（Ｖ）を示し、横軸は時間（ｓｅｃ）を示している。
図２１における時刻ｔ１１は、図１８における時刻ｔ１１である。すなわち、図２１では、時刻ｔ１１において水分検出素子１からの出力電圧ｖｏがｖｔｈ１を超えたことを示している。そして、ガス測定処理部５１３は、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏがｖｔｈ１を超えた時刻ｔ１１において、ガス測定を開始する（図２０ＡのステップＳ３０１）。なお、呼気導入の検知前にガスセンサ１０１が反応し始めているため、時刻ｔ１１は原点よりやや＋側にある。

そして、図２１における時刻ｔ１２は、図１８における時刻ｔ１２である。すなわち、図２１では、時刻ｔ１２において検出信号が値Ｅ１に到達するとともに、水分検出素子１からの出力電圧ｖｏがｖｔｈ２を超えたことを示している。そして、ガス測定処理部５１３は、時刻ｔ１２においてガス測定を終了する（図２０ＡのＳ３１１）。そして、ガス測定処理部５１３は、時刻ｔ１２の時点でのガスセンサ１０１からの検出信号の値Ｅ１を基にガス飽和信号値Ｅ２を推測する。なお、ガスの検出信号は所定のトレンドで上昇するので、時刻ｔ１１と、時刻ｔ１２と、検出信号の値Ｅ１と、からガス飽和信号値Ｅ２を推測することができる。呼気導入開始からガス飽和信号値Ｅ２の算出までの時間はおよそ３秒である。

また、上記以外の方法として、以下のような手法が用いられてもよい。ガスセンサ１０１におけるセンサ部分の周囲には図示しないカバーが設けられていることが多い。このカバー内の空間が小さくなると、導入するガス量が少なくてもカバー内の空間が導入したガスと同じ濃度になる。すなわち、ガスセンサ１０１におけるカバー内空間のサイズが小さくなるにつれ、飽和するまでの時間が短くなる。従って、ガスセンサ１０１におけるカバー内空間のサイズが小さい場合、図２１に示すように、検出信号の値Ｅ１からガス飽和信号値Ｅ２を推測しなくてもよい。すなわち、ガス測定処理部５１３は、ガス飽和信号値Ｅ２を直接取得するようにしてもよい。このようなアルコール検知の場合、ガス測定処理部５１３は、呼気導入後、３〜５秒待機する。そして、測定対象であるアルコール用のガスセンサ１０１ｃの検出信号がピーク値に達した時に、ガス測定処理部５１３は、アセトアルデヒド用のガスセンサ１０１ｄ及び水素用のガスセンサ１０１ｆの検出信号を取得する。そして、ガス測定処理部５１３は、それぞれのガスセンサ１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｆから直接取得したガス飽和信号値を基に、差分進化法をベースとした濃度計算を行う。そして、ガス測定処理部５１３は、アルコール、アセトアルデヒド及び水素の正確なガス飽和濃度を算出する。

なお、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までは１〜２秒程度である。すなわち、１〜２秒程度の測定でガス測定を行うことができ、大幅な時間短縮を可能とする。
このように、本実施形態の水分検出素子１を利用した呼気検査システムＺによれば、大変短い時間にガス（例えば、アルコール）の検査を行うことができる。特に、導入された呼気が、本当に呼気であるか否かを判定するとともに、飲酒の有無を短い測定時間で判定することができる。

［呼気検査装置７００］
次に、図２２〜図２４を参照して、本実施形態に係る呼気センサ１００を備えた呼気検査装置７００の例を示す。
（モバイルタイプ）
図２２は、モバイルタイプの呼気検査装置７００ａ（７００）の例（例１）を示す図である。
図２２に示す呼気検査装置（携帯端末）７００ａは、例えば、名刺サイズの大きさを有する。
呼気検査装置７００ａは、呼気導入口（呼気導入部）７０１及び表示画面７０２を有している。呼気検査装置７００ａの内部には図１４に示す呼気検出装置３００、解析装置５００、送信装置６０１、記憶装置６０２が搭載されている。また、表示画面７０２は、図１６の表示装置５０４に相当する。
すなわち、呼気導入口７０１から呼気検査装置７００ａの内部に導入された呼気は、内部の呼気センサ１００によって呼気及びガスの検出が行われる。そして、呼気検査装置７００ａによる検査結果が表示画面７０２に表示される。

なお、呼気検査装置７００ａの内部に搭載される呼気センサ１００は、図１１に示す呼気センサ１００ａでもよいし、図１２に示す呼気センサ１００ｂでもよい。

図２３は、モバイルタイプの呼気検査装置７００ｂの例（例２）を示す図である。
図２３に示す呼気検査装置（携帯端末）７００ｂ（７００）は、呼気導入装置７１０がスマートフォン７２０に装着されるタイプのものである。
呼気導入装置７１０は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等によってスマートフォン７２０と接続されるものである。
なお、図２３に示す呼気検査装置７００ｂでは、図１４の呼気検出装置３００が呼気導入装置７１０に搭載されている。また、解析装置５００、送信装置６０１、記憶装置６０２はスマートフォン７２０にアプリケーションの形式で搭載されている。

呼気導入装置７１０には呼気導入口（呼気導入部）７１１が備えられている。
すなわち、呼気導入口７１１から呼気導入装置７１０の内部に導入された呼気は、内部の呼気センサ１００（図１４参照）によって呼気及びガスの検出が行われる。そして、スマートフォン７２０で行われた呼気検査の結果がスマートフォン７２０の表示画面７２２に表示される。ちなみに、表示画面７２２は図１６の表示装置５０４に相当する。
なお、図２３に示すように、呼気導入装置７１０には、スマートフォン７２０に装着した際に、スマートフォン７２０のカメラ（撮像部）７２１を遮らないよう、開口部７１２が設けられている。このようにすることで、スマートフォン７２０のカメラ７２１が使用可能となり、後記するなりすまし防止処理を行うことができる。なお、カメラ７２１は図１６の撮像装置５０６に相当する。

水分検出素子１を小型化できることにより、図２２に示す呼気検査装置７００ａや、図２３に示す呼気検査装置７００ｂのように、呼気検査装置７００を小型化することができる。このように呼気検査装置７００ａを小型化することで、家庭用として使用することができたり、自転車に装着したりすることで、気軽に使用できるヘルスケア用品を提供することができる。

図２４は、自動車８０１の車内に備えられるタイプの呼気検査装置７００ｃの例を示す図である。
図２４に示すように、呼気検査装置７００ｃ（７００）では、呼気導入装置７３０が自動車８０１の車内に備えられている。なお、図２４に示すシステムでは、図１４の呼気検出装置３００が呼気導入装置７３０に搭載されている。また、解析装置５００、送信装置６０１、記憶装置６０２は、図示しないＥＣＵ（Engine Control Unit）に搭載されている。

呼気導入装置７３０には呼気導入口（不図示）が備えられている。
すなわち、呼気導入装置７３０に導入された呼気は、内部の呼気センサ１００（図１４参照）や、ＥＣＵによって呼気及びガスの検出が行われる。そして、アルコールが検出されると、ＥＣＵは、図示しないエンジンを始動させない、アクセルペダルが踏み込めないようにする等といったインターロック機能を実行する。

（なりすまし防止処理）
図２５Ａ及び図２５Ｂは、本実施形態で行われるなりすまし防止処理の手順を示すフローチャートである。図２５Ａ及び図２５Ｂは、例えば、図２３に示すようにカメラ７２１を使用することができる呼気検査システムＺで行われる処理である。また、図２５Ａ及び図２５Ｂは、自動車８０１（図２４参照）の運転前等に行われる処理である。
図２５Ａ及び図２５Ｂにおいて、適宜図１６を参照する。
まず、呼気検査システムＺの電源ＯＮ後、解析装置５００の認証処理部５１５は、認証ボタンの操作を促す情報（認証ボタン操作要求画面）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４０１）。
次に、認証処理部５１５は、認証ボタンが操作されたか否かを判定する（Ｓ４０２）。認証ボタンは、図２３の例であればスマートフォン７２０の表示画面７２２に表示されるボタンであり、ユーザが操作するものである。
ステップＳ４０２の結果、認証ボタンが操作されなければ（Ｓ４０２→Ｎｏ）、認証処理部５１５はステップＳ４０１へ処理を戻す。

ステップＳ４０２の結果、認証ボタンが操作されると（Ｓ４０２→Ｙｅｓ）、撮像装置５０６が顔画像の撮像を行う（Ｓ４０３）。このときに撮像される顔画像を顔画像Ａとする。
その後、認証処理部５１５は、撮像された顔画像Ａが認証可能な顔画像であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。認証可能な顔画像とは、後に撮像される顔画像Ｂと比較して、同一人物であるか否かを判定することができる顔画像であるか否かである。具体的には、目、鼻、口、輪郭等が写っているか等である。

ステップＳ４０４の結果、認証可能な顔画像ではない場合（Ｓ４０４→Ｎｏ）、認証処理部５１５は、再撮像を促す情報（再撮像要求画面）を表示装置５０４に表示し（Ｓ４０５）、ステップＳ４０２へ処理を戻す。
ステップＳ４０４の結果、認証可能な顔画像である場合（Ｓ４０４→Ｙｅｓ）、呼気検査システムＺは、図２０ＡのステップＳ１０２以降の処理を行うことで飲酒判定処理を行う（Ｓ４１１）。

次に、認証処理部５１５は、ステップＳ４１１の飲酒判定処理の結果を用いて、飲酒をしているか否かを判定する（Ｓ４１２）。
ステップＳ４１２の結果、飲酒をしている場合（Ｓ４１２→Ｙｅｓ）、認証処理部５１５は、運転が不可である旨の情報（運転不可画面）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４１３）。
その後、認証処理部５１５は、顔画像Ａを保存し（Ｓ４１４）、ステップＳ４１１の結果（飲酒判定結果）を記憶装置５０５に保存する（Ｓ４１５）。

ステップＳ４１２の結果、飲酒をしていない場合（Ｓ４１２→Ｎｏ）、認証処理部５１５は、顔画像Ａと、飲酒判定処理の結果（飲酒判定結果）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４２１）。なお、呼気検査システムＺが図２４に示すようなシステムである場合、ステップＳ４１２で「Ｙｅｓ」の判定がなされると、呼気検査システムＺはインターロックを行ってもよい。
そして、認証処理部５１５は、認証ボタンの操作を促す情報（認証ボタン操作要求画面）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４２２）。認証ボタンは、ステップＳ４０２で表示されるものと同様のものである。
次に、認証処理部５１５は、認証ボタンが操作されたか否かを判定する（Ｓ４２３）。
ステップＳ４２３の結果、認証ボタンが操作されなければ（Ｓ４２３→Ｎｏ）、認証処理部５１５はステップＳ４２２へ処理を戻す。

ステップＳ４２３の結果、認証ボタンが操作されると（Ｓ４２３→Ｙｅｓ）、撮像装置５０６は顔画像の撮像を行う（Ｓ４２４）。このときに撮像される顔画像を顔画像Ｂとする。
その後、認証処理部５１５は、撮像された顔画像Ｂが認証可能な顔画像であるか否かを判定する（Ｓ４２５）。認証可能な顔画像については、ステップＳ４０４と同様であるので、ここでの説明を省略する。

ステップＳ４２５の結果、認証可能な顔画像ではない場合（Ｓ４２５→Ｎｏ）、認証処理部５１５は、再撮像を促す情報（再撮像要求画面）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４２６）。その後、認証処理部５１５はステップＳ４２３へ処理を戻す。
ステップＳ４２５の結果、認証可能な顔画像である場合（Ｓ４２５→Ｙｅｓ）、認証処理部５１５は、顔画像Ａ及び顔画像Ｂを比較する。これによって、認証処理部５１５は、顔画像Ａ及び顔画像Ｂが同一人物の顔画像であるか否かを判定する（図２５ＢのＳ４３１）。
ステップＳ４３１の結果、顔画像Ａ及び顔画像Ｂが同一人物の顔画像である場合（Ｓ４３１→Ｙｅｓ）、認証処理部５１５は顔画像Ａ及び顔画像Ｂを記憶装置５０５に保存する（Ｓ４３２）。その後、認証処理部５１５は、ステップＳ４１１の飲酒判定処理の結果（飲酒判定結果）を顔画像Ａ，Ｂにひも付けて記憶装置５０５に保存し（Ｓ４３３）、処理を終了する。

ステップＳ４３１の結果、顔画像Ａ及び顔画像Ｂが同一人物の顔画像でない場合（Ｓ４３１→Ｎｏ）、呼気検査システムＺは、図２０ＡのステップＳ１０２以降の処理を行うことで飲酒判定処理を行う（Ｓ４４１）。
次に、認証処理部５１５は、ステップＳ４４１の飲酒判定処理の結果を用いて、飲酒をしているか否かを判定する（Ｓ４４２）。
ステップＳ４４２の結果、飲酒をしていない場合（Ｓ４４２→Ｎｏ）、認証処理部５１５は、顔画像Ｂを記憶装置５０５に保存する（Ｓ４３２）。

その後、認証処理部５１５は、ステップＳ４２２の飲酒判定処理の結果（飲酒判定結果）を顔画像Ｂにひも付けて記憶装置５０５に保存し（Ｓ４３３）、処理を終了する。
ステップＳ４４２の結果、飲酒をしている場合（Ｓ４４２→Ｙｅｓ）、認証処理部５１５は、運転が不可である旨の情報（運転不可画面）を表示装置５０４に表示する（Ｓ４４３）。なお、呼気検査システムＺが図２４に示すようなシステムである場合、ステップＳ４４２で「Ｙｅｓ」の判定がなされると、呼気検査システムＺはインターロックを行ってもよい。
その後、認証処理部５１５は、顔画像Ｂを保存し（Ｓ４４４）、ステップＳ４４１の結果（飲酒判定結果）を顔画像Ｂとひも付けて記憶装置５０５に保存する（Ｓ４４５）。

例えば、ステップＳ４０２の認証ボタン押下は事務所等を出発する直前に行われ、ステップＳ４２３の認証ボタン押下はアクセルペダルを踏む直前等に行われるとよい。
なお、タクシー等、プロドライバが運転する自動車８０１（図２４参照）の場合、認証処理部５１５は、顔画像や、飲酒判定結果をタコメータの情報と連動して保存するようにしてもよい。一般ドライバの場合でも、顔画像や、飲酒判定結果が、飲酒検査のエビデンスとして保存されるようにしてもよい。

このようななりすまし防止処理で、呼気導入前の顔画像Ａと、呼気導入後の顔画像Ｂと比較されることにより、なりすましによる飲酒運転等を防止することができる。例えば、顔画像Ａは乗車前に撮像される顔画像であり、顔画像Ｂは乗車後に撮像される顔画像である。

（高温タイプ及び低温タイプ）
図２６Ａ〜図２６Ｃは、低温タイプ及び高温タイプを有する水分検出素子１Ｗの例を示す図である。図２６Ａは水分検出素子１Ｗの上面図を示す。また、図２６Ｂは図２６ＡのＢ−Ｂ断面模式図を示し、図２６Ｃは図２６ＡのＣ−Ｃ断面模式図を示す。
絶縁部４の凹凸構造は、図２６Ｂに示す低温環境下（所定の温度以下の環境下）で使用する低温タイプと、図２６Ｃに示す高温環境下（所定の温度以上の環境下）で使用する高温タイプとで区別することができる。
すなわち、図２６Ｂに示すように低温タイプの水分検出素子１ｆは、図２６Ｃに示す高温タイプの水分検出素子１ｇより絶縁部４ｆ（４）の凹凸を小さくしている。逆に、高温タイプでは図２６Ｃに示すように、図２６Ｂに示す低温タイプより絶縁部４ｇ（４）の凹凸を大きくしている。なお、低温タイプの水分検出素子１ｆ、高温タイプの水分検出素子１ｇとも、絶縁部４の形状以外は図１〜図３に示す水分検出素子１と同様なので、絶縁部４以外の要素については同一の符号を付して説明を省略する。

高温では飽和水蒸気量が大きくなるため、呼気の湿度（相対湿度）が低くなる。このため、高温タイプでは、図２６Ｃに示すように絶縁部４ｇの凹凸を大きくすることで、水分（水分子１１（図２参照））が付着しやすいようにしている。このようにすることで、呼気の湿度が低い高温環境下でも適切に動作する水分検出素子１ｇを提供することができる。

逆に、低温では飽和水蒸気量が小さくなるため、呼気の湿度（相対湿度）が高くなる。このような状態では、絶縁部４の凹凸を大きくすると、水分（水分子１１）が付着しすぎることになる。このため、低温タイプの水分検出素子１ｆでは、図２６Ｂに示すように、絶縁部４ｆの凹凸を小さくすることで、高温タイプの水分検出素子１ｇよりも水分（水分子１１）が付着しにくいようにしている。このようにすることで、呼気の湿度が高くなる低温環境下でも、適切に動作する水分検出素子１ｆを提供することができる。

また、図２６Ａに示すように、低温タイプの水分検出素子１ｆと、高温タイプの水分検出素子１ｇとに、電源５から交流電圧ｖｉが印加されている。このような構成とすることで、低温環境下及び高温環境下のいずれでも使用できる水分検出素子１Ｗを提供することができる。

なお、図２６Ａ〜図２６Ｃの例では、絶縁部４の凹凸の大きさを低温タイプ及び高温タイプの２種類としたが、３種類以上としてもよい。すなわち、体温タイプから高温タイプとなるにつれて、凹凸を大きくすることで、低温タイプと、高温タイプの中間の温度に適した絶縁部４を有する水分検出素子１Ｗが提供されてもよい。なお、環境気温に応じて、低温タイプの水分検出素子１ｆと、高温タイプの水分検出素子１ｇとを切替可能としてもよい。

ここで、絶縁部４の凹凸は図２６Ｂ及び図２６Ｃに示すような山形としてもよいが、これに限らず、例えば、突起状としてもよい。あるいは、ランダムな形状にする等、山形や突起状以外の形状で絶縁部４の凹凸が形成されてもよい。
なお、絶縁部４の凹凸の大きさとは、凹凸の高さと深さとの差や、起伏の大きさである。

また、導電膜６は金属を想定しているが、導電性を有していればよく、金属に限らない。例えば、グラファイト等が導電膜６として用いられてもよい。

本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、前記した各構成、機能、各部４１１，５１１〜５１５、記憶装置５０５，６０２等は、それらの一部またはすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図４に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ５０２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ（Hard Disk）に格納すること以外に、メモリ５０１や、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１，１ａ〜１ｇ，１Ｗ 水分検出素子（水分検出部）
２ 印加電極（印加部）
３ 検出電極（出力部）
４ 絶縁部
５ 電源
６，６ａ〜６ｄ，６ｃ１，６ｃ２，６ｄ１，６ｄ２ 導電膜（導電部）
１００，１００ａ，１００ｂ 呼気センサ（呼気ガス検出装置）
１０１，１０１ａ〜１０１ｆ ガスセンサ（ガス検出部）
２０２ 蓋部（メッシュを含む）
５００ 解析装置（解析部）
５０４ 表示装置（表示部）
５０６ 撮像装置（撮像部）
５１３ ガス測定処理部（ガス測定部）
７０１，７１１ 呼気導入口（呼気導入部）
７００ａ，７００ｂ 呼気検査装置（携帯端末）
７２１ カメラ（撮像部）
Ｚ 呼気検査システム

Claims (17)

1. 絶縁性の材料で構成されている絶縁部と、
   電圧が印加される印加部と、
   前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、
   前記印加部及び前記出力部に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電部と、
   を有し、
   前記印加部、前記出力部及び前記導電部は、前記絶縁部上に備えられている
   ことを特徴とする水分検出素子。
2. 前記導電部は、前記印加部及び前記出力部との間で、複数に分割されて配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の水分検出素子。
3. 前記印加部に印加される電圧は、交流電圧である
   ことを特徴とする請求項１に記載の水分検出素子。
4. 絶縁性の材料で構成されている絶縁部と、
   電圧が印加される印加部と、
   前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、
   を有し、
   呼気の導入前において、前記印加部と、前記出力部との間の電位が所定値以上である場合、前記印加部に対して直流電流が印加される
   ことを特徴とする水分検出素子。
5. 前記印加部及び前記出力部に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電部
   を有することを特徴とする請求項４に記載の水分検出素子。
6. 前記絶縁部は、少なくとも表面に酸素原子を配置した構造で構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の水分検出素子。
7. 前記絶縁部は、
   前記水分子が付着する面に凹凸が設けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の水分検出素子。
8. 前記絶縁部の凹凸は、
   所定の温度以上の環境下で用いられるものは、前記所定の温度以下の環境下で用いられるものよりも、前記絶縁部の凹凸の大きさが大きい
   ことを特徴とする請求項７に記載の水分検出素子。
9. 前記水分検出素子の上方にメッシュが備えられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項４に記載の水分検出素子。
10. 絶縁性の材料で構成された絶縁部上に、電圧が印加される印加部と、前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、前記印加部及び前記出力部に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電部とが配置された水分検出部と、
    外気に含まれるガスの濃度を測定するガス検出部と、
    前記水分検出部から出力される前記電圧信号と、前記ガス検出部から出力される検出信号とについて解析を行う解析部と、
    前記解析部により解析される結果を表示する表示部と
    を備え、
    前記解析部は、前記水分検出部から出力される前記電圧信号を基に、導入された前記外気が人の呼気である場合、前記ガス検出部から導入された前記外気に含まれるガス濃度を算出する
    ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
11. 前記ガス検出部は、
    エタノール、アセトアルデヒド、水素ガスセンサのうち、少なくとも１つを有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の呼気ガス検出装置
12. 絶縁性の材料で構成された絶縁部上に、電圧が印加される印加部と、前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、前記印加部及び前記出力部に対して、電気的に絶縁されている導電性の導電部とが配置された水分検出部を備えるとともに、
    呼気が導入される呼気導入部と、
    前記水分検出部の周囲に設置され、所定の種類のガスの濃度を測定するガス測定部と、
    を有することを特徴とする呼気検査システム。
13. 前記水分検出部、前記ガス測定部及び前記呼気導入部が、携帯端末に設置されている
    ことを特徴とする請求項１２に記載の呼気検査システム。
14. 前記水分検出部から前記電圧信号を取得し、前記ガス測定部から検出信号を取得し、前記電圧信号及び前記検出信号を解析する解析部
    を有し、
    前記解析部は、
    呼気が導入されることにより、前記水分検出部から取得した前記電圧信号が第１の閾値を超えると、前記ガス測定部から前記検出信号を取得することを開始し、
    前記水分検出部から取得した前記電圧信号が、前記第１の閾値より大きい第２の閾値を超えると、前記ガス測定部から前記検出信号を取得することを停止し、
    前記ガス測定部から前記検出信号を取得することを開始したときの前記検出信号の信号値と、前記ガス測定部から前記検出信号を取得することを停止したときの前記検出信号の信号値と、を基に、前記呼気中における前記ガスの飽和濃度を算出する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の呼気検査システム。
15. 撮像部と、解析部とを備え、
    前記ガスの飽和濃度の算出の前後に、前記撮像部によって撮像された顔画像が異なれば、再導入された呼気に基づいて、前記解析部が、前記ガスの飽和濃度を算出する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の呼気検査システム。
16. 前記ガスは、アルコール、アセトアルデヒド及び水素であり、
    前記解析部は、
    前記アルコール、前記アセトアルデヒド及び前記水素の飽和濃度を基に、被検者における飲酒の有無を判定する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の呼気検査システム。
17. 絶縁性の材料で構成されている絶縁部と、
    電圧が印加される印加部と、
    前記印加部に印加された電圧によって、前記絶縁部の表面に付着した水分子を介した電気経路に流れる電流に応じた電圧信号を出力する出力部と、
    を有する水分検出素子において、、
    呼気の導入前において、前記印加部と、前記出力部との間の電位が所定値以上である場合、前記印加部に対して直流電流が印加される
    ことを特徴とする結露除去方法。

Images