JP5067225B2 - 被験者状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被験者の吹き込んだ息に含まれる成分を解析することにより、被験者の状態判定を行なう被験者状態判定装置に関する。

近年、安全運転の観点から、運転者が飲酒状態であるか否かを判定し、飲酒状態でないと判定された場合にのみ車両の走行を許可するような飲酒運転防止装置についての研究が進められている。

運転者が飲酒状態であるか否かを判定するためには、例えば、運転者が口で咥える形状の呼気吹き込み口を備えた検査装置を運転席付近に配設して、車両の発進時などに運転者に呼気を吹き込ませ、呼気中に含まれるアルコールやアセトアルデヒド等の指標成分の濃度を判定閾値と比較して判定を行なうことが考えられる。

また、上記の如き呼気吹き込み口を備えず、車室内の任意の位置に空気吸入孔を備え、負圧によって吸入した車室内の空気に対して同様の検査を行なう態様も考えられる。また、運転者の息があたる位置に検査用のセンサーを備えてもよい。これらの態様では、運転者が自ら行動をしなければならない煩わしさがなく、また車両の走行中でも継続して監視を行なうことができるという利点を有する。係る態様によって飲酒状態検査を行なう飲酒運転防止装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、湿度センサーや温度センサーの出力値の変化によって運転者の呼気が吹き込まれたことを確認する際に、定常時におけるこれらのセンサーの出力値を考慮している。これにより、元々温度や湿度が高い場合には、これらが余り上昇しなくても運転者の呼気が吹き込まれたと判断されることとなる。
特開２００５−９６６６３号公報

しかしながら、上記従来の装置では、排気ガスや他の乗員の呼気に含まれる指標成分の存在によって検査の精度が低下するという問題について考慮されていない。すなわち、指標成分自体の外乱要素の影響を低減することについての考慮がなされていない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することが可能な被験者状態判定装置を提供することを、主たる目的とする。

なお、背景技術として飲酒運転防止装置を挙げたが、本発明の適用は、被験者の状態判定を行なうものであればよく、車両に搭載される飲酒運転防止装置ないし飲酒状態判定装置に限定されない。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
被験者の息に含まれる指標成分濃度を検出する指標成分検出手段と、
予め定めた特定のパターンで前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する指示手段と、を備え、
前記指示手段によりなされた指示に応じた期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度に基づいて、前記被験者の状態判定を行なう被験者状態判定装置である。

この本発明の一態様によれば、予め定めた特定のパターンで状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示し、指示手段によりなされた指示に応じた期間において特定成分検出手段により検出された指標成分濃度に基づいて、被験者の状態判定を行なうため、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することができる。

本発明の一態様において、
前記指示手段は、例えば、間欠的に前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する手段である。

また、本発明の一態様において、
前記指示手段は、例えば、所定周期をもって前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する手段である。

また、本発明の一態様において、
前記指示手段は、例えば、前記被験者が息を吹きかける期間の目安として、該期間の間、所定の出力を行なう手段である。

本発明の他の態様は、
被験者の息に含まれる指標成分濃度を検出する指標成分検出手段と、
該指標成分検出手段による指標成分濃度の検出に影響を与える外乱気体の流入タイミングを取得するタイミング取得手段と、
該タイミング取得手段により取得された外乱気体の流入タイミングと異なるタイミングで前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する指示手段と、を備え、
前記指示手段によりなされた指示に応じた期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度に基づいて、前記被験者の状態判定を行なう被験者状態判定装置である。

この本発明の他の態様によれば、タイミング取得手段により取得された外乱気体の流入タイミングと異なるタイミングで前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示し、指示手段によりなされた指示に応じた期間において特定成分検出手段により検出された指標成分濃度に基づいて、被験者の状態判定を行なうため、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することができる。

本発明によれば、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することが可能な被験者状態判定装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る被験者状態判定装置１について説明する。図１は、被験者状態判定装置１の全体構成の一例を示す図である。本実施例の被験者状態判定装置１は、車両に搭載され、運転者の呼気中に含まれるアルコールやアセトアルデヒド等の指標成分の濃度を判定閾値と比較して判定を行なう飲酒状態判定装置である。なお、本発明の適用は、被験者の状態判定を行なうもの（例えば、被験者の息に含まれるウイルスや細菌のチェック、特定成分を検出することによる体調のチェック等）であればよく、車両に搭載される飲酒状態判定装置ないし飲酒運転防止装置に限定されない。

被験者状態判定装置１は、主要な構成として、入出力装置１０と、指標成分濃度検出装置２０と、マスターＥＣＵ３０と、を備える。また、本装置の判定結果を利用して制御を行なうものとして、飲酒運転抑制制御用ＥＣＵ４０を図示した。

入出力装置１０は、例えば音声入出力のためのスピーカー及びマイク、液晶ディスプレイ装置等の表示装置、その他、発光装置や振動発生装置等である。

指標成分濃度検出装置２０は、例えば、ステアリングコラム上部等に設置された空気吸入孔２１、負圧により空気吸入孔２１から空気流動路に車室内の空気を誘導するためのポンプ２２、吸入された空気の湿度を検出する湿度センサー２３、アルコールやアセトアルデヒド等の指標成分を検出する半導体センサー２４、装置に電源を投入するための作動スイッチ２５等を含む。なお、係る構成はあくまで一例であり、空気吸入孔２１は車室内の任意の位置（例えば、ルームミラー周辺、運転席上方の天井部、コンビネーションメーター周辺等）に設置してよい。また、空気吸入孔２１やポンプ２２を備えず、半導体センサー２４を運転者の息がかかる位置に設置してもよい。

指標成分濃度検出装置２０は、ユーザーにより作動スイッチ２５が操作されると、その旨を示す信号をマスターＥＣＵ３０に送信して作動を開始し、ポンプ２２を駆動して空気吸入孔２１から車室内の空気を吸い込む。そして、湿度センサー２３及び半導体センサー２４の出力をマスターＥＣＵ３０に送信する。

マスターＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムが格納されている。

マスターＥＣＵ３０は、指標成分濃度検出装置２０から入力されたデータに基づき運転者が飲酒状態であるか否かを判定する。原則的には、例えば、湿度センサー２３により検出された湿度が所定値以上であることにより運転者の呼気が吸入されたことを確認した上で、半導体センサー２４により検出された指標成分濃度が閾値以上であれば運転者が飲酒状態であり、閾値未満であれば運転者が飲酒状態でないと判定する。係る判定結果は、飲酒運転抑制制御用ＥＣＵ４０に出力される。

ところが、本実施例の指標成分濃度検出装置２０においては、排気ガスや他の乗員の呼気に含まれる指標成分（以下、外乱成分と称する）の存在によって検査の精度が低下するという問題が存在する。図２は、外乱成分の存在によって検査精度が低下する様子を説明するための説明図である。

そこで、本実施例のマスターＥＣＵ３０は、入出力装置１０を用いて、予め定めた特定のパターンで指標成分濃度検出装置２０の空気吸入孔２１に息を吹きかけるように被験者である運転者に指示し、指示に応じた期間において指標成分濃度検出装置２０により検出された指標成分濃度に基づいて、運転者が飲酒状態であるか否かを判定するものとした。ここで、特定のパターンとは、人為的に作成され、外乱気体の流入タイミングと異なるパターンであり、マスターＥＣＵ３０のＲＯＭ等に予め記憶されている。

例えば、所定周期をもって間欠的に空気吸入孔２１に息を吹きかけるように、運転者に指示する。そして、息を吹きかけるタイミングは、入出力装置１０から息を吹きかけるべき期間の間、所定の音を出力することにより指示する。なお、音の出力に限らず、発光表示や振動発生によってタイミングを指示してもよいし、これらを組み合わせてタイミングを指示してもよい。

図３は、このように運転者に指示した結果、息が吹き込まれるパターンを外乱成分の流入パターンと比較した図である。図示する如く、図２に示した場合に比して飲酒状態判定を高精度に行なうことができる。マスターＥＣＵ３０における具体的処理としては、息が吹き込まれた期間において指標成分濃度検出装置２０から入力されたセンサー出力値に限定した飲酒状態判定を行なってもよいし、息が吹き込まれていない期間におけるセンサー出力値の平均値を求めて、息が吹き込まれた期間におけるセンサー出力値から差し引いた差分を用いて飲酒状態判定を行なってもよい。

なお、運転者に息を吹きかけるように指示する特定のパターンは、必ずしも所定周期をもって行なう必要はなく、例えば、作動開始後、１〜２秒後、４〜６秒後、１０〜１３秒後等、不揃いな間隔で運転者が息を吹きかけるように指示するものであってもよい。

図４は、上記説明した処理を行なうためにマスターＥＣＵ３０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、作動スイッチ２５が操作されたときに開始される。

まず、作動スイッチ２５が操作された時点からの経過時間のカウントを開始する（Ｓ１００）。

そして、ＲＯＭ等に記憶された特定のパターンを参照し、現在が、所定の音を出力するべき時刻であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。現在が、所定の音を出力するべき時刻でない場合は、入出力装置１０に対してオフ信号を出力する（Ｓ１０４）。一方、現在が、所定の音を出力するべき時刻である場合は、入出力装置１０に対してオン信号を出力する（Ｓ１０６）。入出力装置１０は、オン信号が継続している間、所定の音を出力し、オフ信号が入力されたときに所定の音の出力を停止する。

入出力装置１０に対してオン信号を出力した場合は、続いて指標成分濃度検出装置２０から入力されたセンサー出力値をＲＡＭ等に記憶する（Ｓ１０８）。

そして、ＲＯＭ等に記憶された特定のパターンを参照し、作動終了時刻が到来したか否かを判定する（Ｓ１１０）。作動終了時刻が到来していない場合は、再度Ｓ１０２以下の処理を実行する。一方、作動終了時刻が到来した場合は、所定の音を出力している間のセンサー出力値に基づいて、運転者が飲酒状態であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。

なお、前述した如く、Ｓ１０４の後に、所定の音を出力していない間のセンサー出力値を、所定の音を出力している間のセンサー出力値と区別してＲＡＭ等に記憶しておき、所定の音を出力していない間のセンサー出力値の平均値を求め、これと所定の音を出力している間のセンサー出力値との差分に基づいて飲酒状態判定を行なうものとしてもよい。

本実施例の被験者状態判定装置１によれば、予め定めた特定のパターンで指標成分濃度検出装置２０の空気吸入孔２１に息を吹きかけるように運転者に指示し、指示に応じた期間において指標成分濃度検出装置２０により検出された指標成分濃度に基づいて運転者が飲酒状態であるか否かを判定するため、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することができる。この結果、飲酒状態判定をより高精度に行なうことができる。

飲酒運転抑制制御用ＥＣＵ４０は、例えばマスターＥＣＵ３０と同様のハードウエア構成を有するマイクロコンピューターである。マスターＥＣＵ３０から判定結果を受信した飲酒運転抑制制御用ＥＣＵ４０は、判定結果が、運転者が飲酒状態であると判定するものであった場合に、飲酒運転を抑制するための種々の制御を行なう。具体的には、車両が停止中であれば、エンジンの始動を禁止、又は強制停止させるようにエンジン制御用コンピューターに指示信号を出力する。また、車両が走行中であれば、車速制限、シフト位置固定又は制限（１速や２速に制限する）等を行ない、一定車速以下になったときに強制ブレーキ作動や燃料供給カット等を行なって、車両を停止させる。係る制御によって、飲酒運転を効果的に防止することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、予め定めた特定のパターンで指標成分濃度検出装置２０の空気吸入孔２１に息を吹きかけるように被験者である運転者に指示するのではなく、外乱気体の流入タイミングを取得し、この取得した流入タイミングと異なるタイミングで指標成分濃度検出装置２０の空気吸入孔２１に息を吹きかけるように運転者に指示するものとしてもよい。

この場合、外乱気体の流入タイミングを取得するための装置として、運転者頭部の方向以外から流入する気体の量を検出する風量センサー等を空気吸入孔２１の周辺に設置してもよいし、運転者以外の乗員の頭部を撮像するカメラ等を備え、画像解析によって呼気タイミングを算出してもよい。

また、外乱気体の流れを把握するためのデータとして空調装置や車両ウインドウの制御データを、これらを制御する制御装置に送信させ、制御データに基づいてマスターＥＣＵ３０で外乱気体の流入タイミングを推定してもよい。この場合、制御データ取得用の通信回線（無線通信でもよい）やインターフェース、マスターＥＣＵ３０における推定部等が、特許請求の範囲における「タイミング取得手段」に相当する。

これらの装置等によって外乱気体の流入タイミングを取得すると、外乱気体の流入タイミングでないタイミングで空気吸入孔２１に息を吹きかけるように運転者に指示する。運転者への指示は、実施例で示した如く、例えば入出力装置１０から息を吹きかけるべき期間の間、所定の音を出力すること等により行なう。これに対しマスターＥＣＵ３０は、息が吹き込まれた期間において指標成分濃度検出装置２０から入力されたセンサー出力値に限定した飲酒状態判定を行なってもよいし、息が吹き込まれていない期間におけるセンサー出力値の平均値を求めて、息が吹き込まれた期間におけるセンサー出力値から差し引いた差分を用いて飲酒状態判定を行なってもよい。

係る構成及び処理によれば、外乱気体の流入タイミングを取得し、この取得した流入タイミングと異なるタイミングで指標成分濃度検出装置２０の空気吸入孔２１に息を吹きかけるように運転者に指示し、指示に応じた期間において指標成分濃度検出装置２０により検出された指標成分濃度に基づいて運転者が飲酒状態であるか否かを判定するため、被験者の吹き込んだ息と外乱要素をより明確に区別することができる。この結果、飲酒状態判定をより高精度に行なうことができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る被験者状態判定装置１の全体構成の一例を示す図である。 外乱成分の存在によって検査精度が低下する様子を説明するための説明図である。 所定周期をもって間欠的に空気吸入孔２１に息を吹きかけるように運転者に指示した結果として息が吹き込まれるパターンを、外乱成分の流入パターンと比較した図である。 マスターＥＣＵ３０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 被験者状態判定装置
１０ 入出力装置
２０ 指標成分濃度検出装置
２１ 空気吸入孔
２２ ポンプ
２３ 湿度センサー
２４ 半導体センサー
２５ 作動スイッチ
３０ マスターＥＣＵ
４０ 飲酒運転抑制制御用ＥＣＵ

Claims (2)

1. 被験者の息に含まれる指標成分濃度を検出する指標成分検出手段と、
   被験者が息を吹きかける期間の目安として、該期間の間、所定の出力を行なう指示手段であって、所定周期をもって間欠的に前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する指示手段と、を備え、
   前記指示手段により所定の出力がされた期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度を、前記指示手段により所定の出力がされていない期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度から差し引いた差分に基づいて、前記被験者の状態判定を行なう被験者状態判定装置。
2. 被験者の息に含まれる指標成分濃度を検出する指標成分検出手段と、
   被験者が息を吹きかける期間の目安として、該期間の間、所定の出力を行なう指示手段であって、所定周期をもって間欠的に前記状態検知手段に息を吹きかけるように前記被験者に指示する指示手段と、を備え、
   前記指示手段により所定の出力がされた期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度を、前記指示手段により所定の出力がされていない期間において前記特定成分検出手段により検出された指標成分濃度の平均値から差し引いた差分に基づいて、前記被験者の状態判定を行なう被験者状態判定装置。