JP6671268B2 - 呼気アルコール検知のための認証システム及び認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、外気を導入した人物のなりすましを防止する認証システム及び認証方法の技術に関する。

将来において実用化されると考えられる車の自動運転化において、自動運転と手動運転との切り替えの際、飲酒の有無判定、人の状態検知等の重要性が増してくることが予想される。ここで、運転者の飲酒判定のために行われる呼気中のアルコール濃度を検知する際における人間の自然な呼気検知や、なりすまし防止技術が望まれている。また、市場では様々なユースケースに適したモバイルタイプの検知端末のニーズが拡大しており、今後モバイル化への対応も必要となる。

特許文献１には、「運転者を撮影するカメラを備え、アルコール検知装置を備え、アルコール検知装置により運転者の呼気からアルコールが検知された場合にはエンジンの始動を禁止するインターロック装置を備えた運転者監視装置において、インターロック装置は、アルコール検知装置によるアルコール検知操作時の直前ないし直後の間に、異なるタイミングでカメラにより複数回の撮影を行うステップと、人為操作に基づいて本人認証を開始し、カメラにより得られた複数の撮影画像に基づいて本人認証を行うステップと、本人認証の肯定結果より、エンジンの始動を許可するステップとを実行する機能を備えることを特徴とする」運転者監視装置が開示されている。

特開２００９−２５５８６４号公報

特許文献１に記載の技術では、運転者本人の呼気を用いたアルコール検知が実施されているかを担保するため、車内に設置されたアルコール検知器と車内カメラを用いて判定している。
しかし、ドライバの利便性向上には、呼気計測した人物がだれであるか（なりすましがないか）を判定することに加えて、携帯可能な端末装置を使用することで、車に乗り込む前に判定できる技術が必要となる。これらを同時に達成する技術は開示されていない。

また、特許文献1では、運転席で、アルコール検知操作時のための呼気導入時(開口)とその直前(真顔)の２種類の画像と運転操作中の画像を比較することで個人を認証する技術が開示されている。しかし、携帯可能な端末装置を用いて車外で計測したデータで乗車前認証する仕組みがないため、乗車後に運転不可の判定となった場合、運転できず待機する必要が生じる。

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、携帯可能な機器を用いて呼気計測のなりすましを防止することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、呼気が導入される呼気導入部と、前記呼気導入部に前記呼気を吹き付ける人物の顔を撮影する撮影部と、前記呼気導入部から導入された前記呼気において、アルコール成分を含む呼気の成分を検知する呼気検知部と、前記撮影部を制御する撮影制御部と、前記呼気検知部が検知した前記呼気のアルコール成分を解析する呼気解析部と、前記撮影部で撮影された画像を解析する画像解析部と、を備え、前記撮影制御部は、前記撮影部を制御して、前記呼気導入部における前記呼気の導入の際の第１の撮影と、前記呼気解析部における前記呼気の成分の解析の後、第２の撮影とを行う機能を有し、前記画像解析部は、前記第１の撮影による画像の人物と前記第２の撮影による画像の人物が同一であるか否かの結果を出力する機能を有し、前記呼気導入部と前記呼気検知部とは、携帯可能な筺体に収容されて前記撮影部を備える携帯端末に装着可能に構成され、又は、前記撮影部を備える携帯端末と同じ筺体に収容されており、前記呼気検知部は、前記呼気導入部から導入された呼気が飽和水蒸気であり、十分な導入量であるか否かを検出する飽和水蒸気検出素子を有し、前記飽和水蒸気検出素子は、絶縁性の材料で構成される絶縁部と、電圧が印加される印加部と、前記印加部に前記印加された電圧によって、前記絶縁性の材料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、を備え、前記第１の撮影は、前記飽和水蒸気検出素子から出力された電圧信号の値が、所定の閾値を超えることにより開始されることを特徴とする。
その他の解決手段は実施形態中に記載する。

本発明によれば、携帯可能な機器を用いて呼気計測のなりすましを防止することができる。

第１実施形態で用いられる呼気導入装置及び端末装置の外観図である。 第１実施形態で用いられる第１認証処理の概略を示す図である。 第１実施形態で用いられる第２認証処理の概略を示す図である（その１）。 第１実施形態で用いられる第２認証処理の概略を示す図である（その２）。 第１実施形態で用いられる撮影装置と呼気導入口との距離を示す図であり、（ａ）は、撮影装置と呼気導入口との距離の定義示す図であり、（ｂ）は、撮影装置と呼気導入口との距離毎における画像を示す図である。 第１実施形態で用いられる呼気導入装置と、端末装置とのハードウェア構成を示す図である。 呼気導入装置の詳細なハードウェア構成を示す図である。 第１実施形態で用いられる呼気導入装置のソフトウェア機能ブロック図である。 第１実施形態で用いられる端末装置のソフトウェア機能ブロック図である。 第１実施形態で用いられる初期処理の手順を示すフローチャートである。 第１実施形態で用いられる呼気計測処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。 第１認証処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 水蒸気センサの出力値の時間変化を示す図である。 呼気アルコール判定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 第２認証処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 第２実施形態で用いられる呼気解析装置の外観を示す図である。 第２実施形態で用いられる初期処理の手順を示すフローチャートである 第３実施形態で用いられる呼気解析システムの構成を示す図である。 第３実施形態で用いられる呼気計測処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。 サーバで行われる解析処理・解析結果の一例を示す図であり、（ａ）は酒に強い人のエタノール及びアセトアルデヒドの呼気中のガス濃度の時間変化を示す図であり、（ｂ）は酒に弱い人のエタノール及びアセトアルデヒドの呼気中のガス濃度の時間変化を示す図である。 第３実施形態で用いられる履歴情報の例を示す図である。 本実施形態に係る水蒸気センサの構造の一例を示す図であり、（ａ）は水蒸気センサの原理を示す模式図を示し、（ｂ）は水蒸気センサの上面模式図を示している。 本実施形態に係る水蒸気センサが飽和水蒸気を検出する原理を説明するための図であり、（ａ）は水分付着前における水蒸気センサの原理を示す模式図であり、（ｂ）は水分付着前における水蒸気センサの等価回路であり、（ｃ）は水分付着後における水蒸気センサの原理を示す模式図であり、（ｄ）は水分付着後における水蒸気センサの等価回路である。

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。また、各図面において、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、図１から図１５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
（呼気導入装置１＋端末装置２）
図１は、第１実施形態で用いられる呼気導入装置１及び端末装置２の外観図である。
ここで、端末装置（認証システム、携帯端末）２は、スマートフォンや、タブレット端末等といった携帯可能なものである。端末装置２は、撮影装置（撮影部）２１と、タッチパネルである表示入力装置（表示部）２２とが備えられており、呼気導入装置１からケーブル３を介して送られた情報を処理する。端末装置２の詳細については後記する。
呼気導入装置（外気導入装置、認証システム）１は、ケーブル３を介して端末装置２と接続され、呼気（外気）が導入される呼気導入口（外気導入部）１１を備えている。また、呼気導入装置１は、後記するように各種センサを備えている。呼気導入装置１の詳細については後記する。撮影装置２１は、呼気導入口１１と同じ方向に備えられている。すなわち、撮影装置２１は、呼気導入口１１の方向に備えられている。
なお、ケーブル３はＵＳＢ(Universal Serial Bus)ケーブル等である。

そして、図１に示すように呼気導入装置１は、端末装置２に装着される。呼気導入装置１の端末装置２への装着は、端末装置２の側面方向から装着したり、表側（表示入力装置２２のある側）から装着したり、上方向から装着したりする等、形式・装着は問われない。また、呼気導入装置１の端末装置２に面する箇所に粘着部が備えられ、呼気導入装置１が端末装置２に貼付されることで呼気導入装置１が端末装置２に設置されてもよい。ただし、後記するように端末装置２の撮影装置２１と、呼気導入口１１との距離が所定の距離以内となるよう設置される。また、呼気導入装置１は端末装置２からはみだすように装着されてもよい。

＜第１認証処理＞
図２は、第１実施形態で用いられる第１認証処理の概略を示す図である。なお、本実施形態では、図２に示す第１認証処理と、後記する第２認証処理との２段階認証が行われる。適宜、図１を参照する。
図２において、中段に呼気導入装置１＋端末装置２とユーザとの距離、上段及び下段に端末装置２の撮影装置２１で撮影された画像の例が示されている。上段には認証ＯＫの画像例が示され、下段には認証ＮＧの画像例が示されている。
図２に示されている「Ｔ０」〜「Ｔ３」は時刻を示しており、「Ｔ０」→「Ｔ１」→「Ｔ２」→「Ｔ３」の順に時刻が進む。なお、時刻「Ｔ０」は呼気導入が開始された時刻である。時刻「Ｔ１」では呼気導入が終了している。また、図２の中段に示す符号Ａは撮影装置２１の撮影範囲を示す。

まず、図２の上段及び中段を参照して、認証ＯＫの場合について説明する。
時刻「Ｔ０」で呼気導入装置１の呼気導入口１１から呼気導入が行われたことを契機として、端末装置２の撮影装置２１が撮影を行う。このとき、ユーザは呼気導入装置１の呼気導入口１１に顔（口）を近づけている。そのため、呼気導入装置１に装着されている端末装置２にもユーザは顔を近づけている。そのため、時刻「Ｔ０」で撮影された画像Ｐ１０では、ユーザの口周辺が写っている。また、時刻「Ｔ０」ではユーザが呼気導入を行っている最中であるので、画像Ｐ１０ではユーザの口が開いた状態となっている。

端末装置２は、呼気導入装置１の呼気導入口１１から呼気導入が行われたことを契機として、所定時間撮影を行い続ける（第１の撮影）。所定時間行い続けられる撮影とは、動画撮影でもよいし、所定間隔で静止画像が撮影（コマ撮り撮影）されてもよい。
このようにして撮影された時刻「Ｔ１」、「Ｔ２」、「Ｔ３」のそれぞれの画像を画像Ｐ１１〜Ｐ１３として示す。前記したように、時刻「Ｔ１」、「Ｔ２」、「Ｔ３」それぞれのタイミングで撮影された静止画像を画像Ｐ１１〜Ｐ１３としてもよいし、動画から時刻「Ｔ１」、「Ｔ２」、「Ｔ３」それぞれのタイミングに相当する静止画像を抽出して、画像Ｐ１１〜Ｐ１３としてもよい。画像Ｐ１０〜Ｐ１３を第１画像群と称する。ここでは、動画から静止画像を抽出しているものとする。動画から静止画像を抽出することにより、静止画像の連続撮影によって取得された画像よりも各画像間の時間間隔が短い静止画像を取得することができ、認証の精度を向上させることができる。

前記したように、時刻「Ｔ１」ではすでに呼気導入が終了しているので、画像Ｐ１１では口が閉じた状態となっている（この時点では呼気の解析は行われていない）。
また、図２の中段に示すように、呼気導入が終了したので、ユーザは時刻「Ｔ１」〜「Ｔ３」にかけて呼気導入装置１＋端末装置２を少しずつ、顔から離していく。そのため、画像Ｐ１１〜Ｐ１３にかけて、写っている顔の範囲が広くなっていく。
端末装置２は、画像Ｐ１０〜Ｐ１３における口周辺の特徴量等を基に、画像Ｐ１０〜Ｐ１３に写っている人物がすべて同一人物であるか否かを判定する。図２の上段に示す画像Ｐ１０〜Ｐ１３に写っている人物は同一人物であるので、端末装置２は認証ＯＫの判定を行う。

一方、図２の下段に示す例では、画像Ｐ１０及び画像Ｐ１１は同じ人物が写っているが、時刻「Ｔ２」において、何も写っていない画像Ｐ２２が取得されている。さらに、時刻「Ｔ３」の画像Ｐ２３では、画像Ｐ１０及び画像Ｐ１１に写っている人物とは異なる人物が写っている。
このような場合、端末装置２は認証ＮＧの判定を行う。

このように、呼気を導入中の画像Ｐ１０と、呼気の導入から連続撮影された画像Ｐ１１〜Ｐ１３を比較することで、呼気を導入中の画像Ｐ１０に写っている人物から、人物が入れ替わっているか否かを判定することができる。

また、本実施形態では、図２の画像Ｐ１０〜Ｐ１３のすべてが同一人物であれば、第１認証でＯＫの判定がなされている。これに対して、少なくとも画像Ｐ１０（呼気導入時の画像）と、画像Ｐ１３（第１画像群で最後に撮影された画像）とが同一人物であれば、第１の認証でＯＫの判定がなされてもよい。

また、図２に示す画像Ｐ１０は、口周辺が写っている画像であるが、これは呼気導入口１１と、ユーザの口とが近いことを示し、携帯可能な端末装置２ならではの画像である。このようにすることにより、例えば、口で呼気を導入しているようにみせかけて、他の器具等を使用して呼気を導入することを防止することができる。
なお、図２では、４つの画像が撮影されているが、４つに限らない。

＜第２認証処理＞
図３及び図４は、第１実施形態で用いられる第２認証処理の概略を示す図である。図３において、図１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。
第１認証処理で、端末装置２が認証ＯＫの判定を行い、かつ、呼気導入口１１から導入された呼気のアルコール濃度が所定の閾値以下であると、図３に示すように端末装置２は呼気アルコール濃度の判定（飲酒判定：ＯＫ）や、導入された呼気量についての情報（呼気量：ＯＫ）とともに、確認ボタン（シンボル）Ｂを表示入力装置２２に表示する。

ユーザが、端末装置２の表示入力装置２２に表示されている確認ボタンＢを選択入力すると、撮影装置２１による静止画像の撮影が行われる。

図４に示す画像Ｐ３０が、確認ボタンＢの選択入力時に撮影された画像（第２画像）である。すなわち、画像Ｐ３０は、図２の画像Ｐ１３とは別の時に撮影されたものである。
端末装置２は、第１認証処理時に取得した画像Ｐ１０〜Ｐ１３のすべてと、確認ボタンＢの選択入力時に撮影された画像Ｐ３０とを比較し、顔の特徴点から画像Ｐ１０〜Ｐ１３と、画像Ｐ３０とに写っている人物が同一人物であるか否かを判定する。
同一人物である場合、自動車のキーを解錠する等の処理を端末装置２が行う。また、この際、飲酒判定に応じて端末装置２と自動車とが連動して所定の動作をするようにしてもよい。
呼気を導入中の画像Ｐ１０と、画像Ｐ１１〜Ｐ１３及び画像Ｐ３０に写っている人物が同一人物であるか否かを判定することにより、呼気成分の解析後（飲酒の有無判定後）、確認ボタンＢを選択入力した人物が呼気を導入した本人であるか否かを判定することができる。
なお、第１認証処理時に取得した画像Ｐ１０〜Ｐ１３のいずれか（少なくとも呼気導入時の画像Ｐ１０や、第１画像群の最後の画像である画像Ｐ１３）と、確認ボタンＢの選択入力時に撮影された画像Ｐ３０が同一人物であれば、第２認証処理でＯＫと判定されてもよい。

＜撮影装置２１と呼気導入口１１との距離＞
図５は、第１実施形態で用いられる撮影装置２１と呼気導入口１１との距離を示す図であり、（ａ）は、撮影装置２１と呼気導入口１１との距離の定義示す図であり、（ｂ）は、撮影装置２１と呼気導入口１１との距離毎における画像を示す図である。
呼気導入時に撮影される画像（図２の時刻「Ｔ０」で撮影される画像）は、少なくとも口が写っている。このように呼気導入時に撮影される画像に口が写るようにすることにより、実際に呼気導入を行っているか否かを判定することができる。
図５（ａ）に示すように撮影装置２１と、呼気導入口１１の中心との距離をＤとすると、図５（ｂ）に示すように、Ｄ＝０〜５ｃｍまでは口が写っているが、Ｄ＝６ｃｍでは口のすべてが写っていない。従って、撮影装置２１（レンズ）と、呼気導入口１１の中心との距離は０〜５ｃｍとするのがよい。なお、Ｄ＝０とは、呼気導入口１１の中心に撮影装置２１が設置されている状態であり、例えば、呼気導入口１１が透明な部材で構成され、その透明な部材の背面に撮影装置２１が設置されている状態である。

＜ハードウェア構成＞
図６は、第１実施形態で用いられる呼気導入装置１と、端末装置２のハードウェア構成を示す図である。
呼気導入装置１は、センサ装置（検知部）１２、計測制御装置１３、処理装置１４、送受信装置１５、記憶装置１６を有している。
センサ装置１２は、各種センサを備え、呼気導入口１１（図１参照）から導入された呼気に含まれるガス等についての検出信号を計測制御装置１３へ送る。センサ装置１２については後記する。

計測制御装置１３は、呼気導入装置１の電力を供給したり、センサ装置１２に必要な信号を発生したり、センサ装置１２の検出信号を増幅して処理装置１４へ送ったりする。計測制御装置１３については後記する。
処理装置１４は、計測制御装置１３を介して取得したセンサ装置１２の各センサ１２１〜１２７（図７参照）の出力を取得し、必要に応じて処理を行う。処理装置１４については後記する。
送受信装置１５は、ケーブル３（図１参照）を介してセンサ装置１２の各センサ１２１〜１２７の出力値や、処理装置１４の処理結果等を端末装置２へ送信する。
記憶装置１６は、センサ装置１２の各センサ１２１〜１２７の出力値や、処理装置１４の処理結果等を格納する。

端末装置２は、撮影装置２１、表示入力装置２２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３、メモリ２４、記憶装置２５、送受信装置２６を有している。
主記憶装置であるメモリ２４には、記憶装置２５に格納されているプログラムがロードされ、ＣＰＵ２３によって実行されることで後記する各部２００〜２０９（図９参照）が具現化する。
記憶装置２５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等であり、メモリ２４で実行されるプログラムや、各部２００〜２０９で処理された結果等が格納される。

撮影装置２１は、カメラであり、静止画像の撮影と、動画撮影の両方が行えることが望ましいが、静止画像の撮影のみが可能なものであってもよい。
表示入力装置２２は、タッチパネルであり、表示とともに入力が可能である。
送受信装置２６は、ケーブル３を介して呼気導入装置１から情報を取得したり、後記するサーバ６との送受信を行ったりする。

図７は、呼気導入装置１の詳細なハードウェア構成を示す図である。図７では、センサ装置１２、計測制御装置１３及び処理装置１４について説明する。
センサ装置１２は、水素センサ（検出素子）１２１、水蒸気センサ（飽和水蒸気検出素子）１２２、アセトアルデヒドセンサ（検出素子）１２３、アルコールセンサ（検出素子）１２４を有するガスセンサ装置１２０と、口臭センサ１２５、温度センサ１２６、湿度センサ１２７を有する。
水素センサ１２１は、呼気中の水素レベルを検出する。水蒸気センサ１２２は、導入された外気（呼気）が飽和水蒸気であり、かつ呼気に含まれる各ガス濃度（特にエタノール濃度）の算出等に十分な導入量であるか否かを検出する。アセトアルデヒドセンサ１２３は、呼気中のアセトアルデヒドレベルを検出する。アルコールセンサ１２４は、呼気中のアルコール（エタノール）レベルを検出する。

口臭センサ１２５は、口臭の原因となるメチルメルカプタンや、硫化水素、ジメチルサルファイド等を検出する。口臭センサ１２５を備えることで、ユーザが呼気導入装置１を日常的に使用することを促すことができる。温度センサ１２６は、温度を計測する。湿度センサ１２７は、湿度を計測する。温度センサ１２６と湿度センサ１２７は、呼気導入装置１の使用環境状況に応じて、後記する水蒸気センサ１２２の閾値の変更に用いる。すなわち、後記する水蒸気センサ１２２の閾値は、温度や、湿度によって変更されてもよい。これにより、正しい呼気導入量を判定することができる。
なお、口臭センサ１２５は省略可能である。

計測制御装置１３は、ＣＰＵ１３１、電源装置１３２、アンプ１３３、信号発生装置１３４を有する。電源装置１３２は、センサ装置１２、計測制御装置１３、処理装置１４を駆動するための電力を供給する。なお、ＵＳＢケーブル等で端末装置２から電力を取得可能であれば、電源装置１３２は省略されてもよい。アンプ１３３は、センサ装置１２の各センサ１２１〜１２７からの信号を増幅する。信号発生装置１３４は、電源装置１３２の電圧を、水蒸気センサ１２２に必要な交流電圧に変換する。水蒸気センサ１２２と交流電圧とについては後記する。

処理装置１４は、ＣＰＵ１４１、メモリ１４２、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換装置１４３を有している。Ａ／Ｄ変換装置１４３は、アンプ１３３を介して増幅された各センサ１２１〜１２７のアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、メモリ１４２の各種プログラムがＣＰＵ１４１で実行されることで、後記する各部１００〜１０２（図８参照）が具現化する。

＜ソフトウェア機能ブロック図＞
図８は、第１実施形態で用いられる呼気導入装置１のソフトウェア機能ブロック図である。
呼気導入装置１は処理部１００を有している。そして、処理部１００は判定部１０１及び送信処理部１０２を有している。各部１００〜１０２における処理の詳細は後記する。
判定部１０１は、センサ装置１２における各センサ１２１〜１２７の出力値が正常であるか否かを判定する。
送信処理部１０２は、各センサ１２１〜１２７の出力値、判定部１０１による判定結果等を端末装置２（図１参照）へ送信する。
なお、前記したように、図８の各部１００〜１０２は、図７の処理装置１４におけるメモリ１４２の各種プログラムがＣＰＵ１４１によって実行されることで具現化する。

図９は、第１実施形態で用いられる端末装置２のソフトウェア機能ブロック図である。
端末装置２は処理部２００を有している。そして、処理部２００は、出力値取得部２０１、水蒸気センサ出力処理部２０２、表示処理部２０３、ガス濃度算出処理部（濃度算出部）２０４、撮影処理部２０５、飲酒判定処理部（第１の解析部）２０６、第１認証処理部（認証部）２０７、運転可能時間算出部２０８、第２認証処理部（認証部）２０９を有する。各部２００〜２０９における処理の詳細は後記する。

出力値取得部２０１は、ケーブル３を介して呼気導入装置１から、センサ装置１２における各センサ１２１〜１２７（図７参照）の出力値を取得する。
水蒸気センサ出力処理部２０２は、水蒸気センサ１２２で検出された出力値が所定の閾値以下であるか否かの判定等を行う。
表示処理部２０３は、表示入力装置２２（図６参照）に対する表示を行う。
ガス濃度算出処理部２０４は、各センサ１２１〜１２７の出力値を基に、呼気に含まれる各ガスの濃度を算出する。
撮影処理部２０５は、撮影装置２１に撮影を行わせる。

飲酒判定処理部２０６は、ガス濃度算出処理部２０４が算出した呼気中のアルコール濃度等を基に、飲酒判定を行う。
第１認証処理部２０７は、第１認証処理を行う。
運転可能時間算出部２０８は、飲酒判定処理部２０６によって飲酒していると判定された場合、ガス濃度算出処理部２０４が算出した呼気中のアルコール濃度等を基に、運転可能な程度に血中アルコール濃度が下がるまでの時間を算出する。
第２認証処理部２０９は、第２認証処理を行う。
前記したように、図６のメモリ２４に記憶装置２５に格納されているプログラムがロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ２３によって実行されることで各部２００〜２０９が具現化する。

＜フローチャート＞
次に、図１０〜図１５を参照して、呼気導入装置１及び端末装置２の処理を説明する。図１０〜図１５において、適宜、図１、図６〜図９が参照される。
（初期処理）
図１０は、第１実施形態で用いられる初期処理の手順を示すフローチャートである。ここで、初期処理とは、呼気導入装置１の電源がオンになったときに行われる処理である。
まず、ユーザによって呼気導入装置１と、端末装置２とがケーブル３で接続される（Ｓ１０１）。
呼気導入装置１と、端末装置２とがケーブル３で接続されることにより、呼気導入装置１の電源がオンとなる（Ｓ１０２）。このようにすることにより、呼気導入装置１の電源をオンし忘れることを防止することができる。
そして、以下に示す各センサ１２１〜１２７の初期化処理が実行される。

呼気導入装置１（その処理部１００）の出力値取得部２０１は、呼気導入装置１に備えられている各センサ１２１〜１２７の出力値を取得する（Ｓ１１１）。
次に、呼気導入装置１（その処理部１００）の判定部１０１は、取得した各センサ１２１〜１２７の出力値のすべてが所定の閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。
ステップＳ１１２の結果、取得した各センサ１２１〜１２７の出力値のすべてが所定の閾値以下である場合（Ｓ１１２→Ｙｅｓ）、呼気導入装置１の送信処理部１０２は、各センサ１２１〜１２７の出力値のすべてが所定の閾値以下である旨の情報（正常情報）を端末装置２へ送信する（Ｓ１１３）。
端末装置２の表示処理部２０３は、各センサ１２１〜１２７が正常に動作しているため、呼気計測開始可能である旨の情報（呼気計測開始可能情報）を表示入力装置２２に表示する（Ｓ１１４）。

ステップＳ１１２の結果、取得した各センサ１２１〜１２７の出力値のいずれかが所定の閾値より大きい場合（Ｓ１１２→Ｎｏ）、呼気導入装置１の判定部１０１は、ステップＳ１０２の電源オンから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１２１）。
ステップＳ１２１の結果、所定時間が経過していない場合（Ｓ１２１→Ｎｏ）、呼気導入装置１の処理部１００はステップＳ１１１へ処理を戻す。
ステップＳ１２１の結果、所定時間が経過している場合（Ｓ１２１→Ｙｅｓ)、呼気導入装置１の送信処理部１０２は、異常値を示しているセンサがある旨の情報（異常情報）を端末装置２へ送信する（Ｓ１２２）。
そして、端末装置２の表示処理部２０３は、センサの異常が発生している可能性のある旨の情報（異常可能性情報）を表示入力装置２２に表示する（Ｓ１２３）。

なお、本実施形態では、各センサ１２１〜１２７の出力値のすべてが所定の閾値以下であるか否かの判定（Ｓ１２２）が呼気導入装置１で行われているが、端末装置２で行われるようにしてもよい。

（呼気計測処理の全体処理）
図１１は、第１実施形態で用いられる呼気計測処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。
図１０のステップＳ１１３で各センサ１２１〜１２７が正常に動作しているため、呼気計測開始可能である旨の表示を確認したユーザは、呼気計測アプリケーションの実行を指示する（Ｓ２０１）ことで、図９に示す各部２００〜２０９が起動される。
次に、ユーザは、端末装置２を操作して飲酒判定モード及び解析モードのいずれか一方を選択する（モード選択処理：Ｓ２０２）。ここでは、飲酒判定モードが選択されたものとする。
端末装置２で、各部２００〜２０９のすべてが起動されると、端末装置２の表示処理部２０３が呼気導入を促す旨の情報（呼気導入指示）を表示入力装置２２に表示させる（Ｓ２０３）。
呼気導入を促す旨の情報が表示されていることを確認したユーザは、呼気導入装置１の呼気導入口１１から呼気を導入する（Ｓ２０４）。つまり、ユーザは、呼気導入口１１に口を近づけて呼気を吹き付ける。
その後、端末装置２は、第１認証処理（Ｓ３００）、誤検知防止処理（Ｓ４００）、呼気アルコール判定処理（Ｓ５００）の各処理を並列で行う。第１認証処理（Ｓ３００）、誤検知防止処理（Ｓ４００）、呼気アルコール判定処理（Ｓ５００）の各処理については後記する。

第１認証処理（Ｓ３００）、誤検知防止処理（Ｓ４００）、呼気アルコール判定処理（Ｓ５００）の各処理が終了すると、呼気導入装置１及び端末装置２は、第２認証処理を行い（Ｓ６００）、呼気計測処理を終了する。なお、誤検知防止処理では、処理部２００が、呼気導入後の水素センサ１２１や、水蒸気センサ１２２や、アセトアルデヒドセンサ１２３や、アルコールセンサ１２４の出力電圧が、すべて閾値を超えているか否かを判定する。このようにすることで、呼気導入装置１に導入された外気（気体）が人の呼気であるか否かを判定する。ここでは、誤検知防止処理の詳細な説明を省略する。

（第１認証処理）
図１２は、図１１の第１認証処理（Ｓ３００）の詳細な手順を示すフローチャートである。
図１１のステップＳ２０４で呼気が導入されると、端末装置２の水蒸気センサ出力処理部２０２は、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが、十分な呼気導入が行われていることを示す閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。
なお、ここでは、十分な呼気導入が行われていることを示す閾値Ｖｔｈ１が用いられているが、呼気導入が始まったことを示す閾値Ｖｔｈ２が用いられてもよい。

ここで、図１３を参照して、図１２のステップＳ３０１で用いられる閾値について説明する。
図１３では、縦軸が水蒸気センサ１２２の出力値を示し、横軸が時間を示している。時刻ｔ０で呼気導入が始まったとすると、水蒸気センサ１２２の出力値はグラフＬ１に示すように上昇していく。なお、前記したように水蒸気センサ１２２は、導入された外気（呼気）が飽和水蒸気であるか否かを検出するものであるため、いわば、「０」か「１」かの出力となる。しかしながら、実際には出力値が瞬時に上昇することはなく、図１３に示すように、極めて短時間ではあるが、所定の時間をかけて出力値が上昇していく。
ここで、閾値Ｖｔｈ２は、呼気導入が始まったことを示す閾値である。水蒸気センサ１２２のノイズの影響が考慮されるため、ノイズよりも大きな値が閾値Ｖｔｈ２となる。
また、閾値Ｖｔｈ１は、十分な呼気導入が行われていることを示す閾値である。
前記したように、ステップＳ３０１では、閾値Ｖｔｈ２が用いられてもよいし、閾値Ｖｔｈ１が用いられてもよい。

なお、図１３では、水蒸気センサ１２２の出力が直流であるものとしているが、図２２及び図２３で後記する水蒸気センサ１２２が用いられた場合、水蒸気センサ１２２の出力は交流となる。この場合、交流電圧の各ピーク値をつないだものが図１３のグラフとなる。

図１２の説明に戻る。
ステップＳ３０１の結果、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが閾値Ｖｔｈ１未満である場合（Ｓ３０１→Ｎｏ）、水蒸気センサ出力処理部２０２は、呼気導入が行われてから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ３０２）。
ステップＳ３０２の結果、呼気導入が行われてから所定時間が経過していない場合（Ｓ３０２→Ｎｏ）、水蒸気センサ出力処理部２０２は、ステップＳ３０１へ処理を戻す。
ステップＳ３０２の結果、呼気導入が行われてから所定時間が経過している場合（Ｓ３０２→Ｙｅｓ）、表示処理部２０３は、表示入力装置２２に「呼気量不足のため、再度計測をお願いします」等のエラー表示を行わせる（Ｓ３０３）。その後、処理部２００が、図１１のステップＳ２０３へ処理を戻すことで、呼気の再導入が行われる。

ステップＳ３０１の結果、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが閾値Ｖｔｈ１以上である場合（Ｓ３０１→Ｙｅｓ）、撮影処理部２０５は、撮影装置２１による動画撮影（呼気導入口１１における呼気の導入の際の第１の撮影）を行う（Ｓ３１１）。すなわち、水蒸気センサ１２２の出力値が閾値Ｖｔｈ１以上となったことを契機として動画撮影が開始される。なお、ここでは、動画撮影としているが、通常の静止画が撮影（コマ撮り撮影）されてもよい。このように、水蒸気センサ１２２の出力値が閾値Ｖｔｈ１（又は閾値Ｖｔｈ２）以上となったことを契機として、ステップＳ３１１の撮影が行われることにより、呼気導入中の画像を確実に撮影することができる。
その後、撮影処理部２０５は、撮影装置２１による動画撮影が始まってから所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ３１２）。ここでの所定時間とは、ステップＳ３３１の判定が可能な程度の画像が取得可能な時間である。
ステップＳ３１２の結果、撮影装置２１による撮影が始まってから所定時間経過していない場合（Ｓ３１２→Ｎｏ）、撮影処理部２０５は、ステップＳ３１１へ処理を戻し、動画撮影を続ける。

ステップＳ３１２の結果、撮影装置２１による撮影が始まってから所定時間経過している場合（Ｓ３１２→Ｙｅｓ）、撮影処理部２０５は、ステップＳ３１１の撮影を終了し（Ｓ３１３）、第１認証処理部２０７は、撮影された動画から所定間隔で複数の静止画画像を取得する（Ｓ３２１）。なお、ステップＳ３１１で動画撮影ではなく、静止画撮影が行われている場合、第１認証処理部２０７は撮影された静止画像からステップＳ３３１の判定に必要な枚数の静止画を取得する。なお、ステップＳ３２１で取得される静止画像は、図２の画像Ｐ１０〜Ｐ１３に相当する画像である。
そして、第１認証処理部２０７は、ステップＳ３２１で取得した複数の静止画像が顔認証可能であるか否かを判定する（Ｓ３２２）。顔認証可能であるか否かとは、少なくとも口が写っているか否かである。なお、ステップＳ３２２の段階で、取得した静止画像の１枚目に写っている口の形状から、呼気の導入が正しく行われているか否かを第１認証処理部２０７が判定してもよい。

ステップＳ３２２の結果、顔認証不可能である場合（Ｓ３２２→Ｎｏ）、表示処理部２０３は「再度呼気の導入をお願いします」等の表示と、確認ボタンＢ（図３参照）の表示とを表示入力装置２２に行わせ（Ｓ３２３）、図１１のステップＳ２０３へ処理を戻す。
ステップＳ３２２の結果、顔認証可能である場合（Ｓ３２２→Ｙｅｓ）、第１認証処理部２０７は、取得した複数の静止画画像のすべてが同一人物の画像であるか否かを判定する（Ｓ３３１）。

ステップＳ３３１において、第１認証処理部２０７は、以下の情報を特徴点として処理を行う。
（１）口の特定箇所の位置。図２の画像Ｐ１１〜Ｐ１３に示すように、撮影装置２１がユーザから離れるにつれて、鼻や、目や、眉毛が写っている場合は、目や、眉毛の特定の箇所の位置も特徴点として用いられてもよい。
（２）口のエッジラインの位置。図２の画像Ｐ１１〜Ｐ１３に示すように、撮影装置２１がユーザから離れるにつれて、鼻や、目や、眉毛が写っている場合は、目や、眉毛のエッジラインの位置も特徴点として用いられてもよい。
（３）肌の色

ステップＳ３３１の結果、取得した複数の静止画画像のすべてが同一人物の画像ではない場合（Ｓ３３１→Ｎｏ）、すなわち、別人物の画像等が混ざっている場合、第１認証処理部２０７は、取得した複数の静止画画像及び動画を消去する消去処理を行う（Ｓ３３２）。そして、表示処理部２０３は、認証失敗、再計測指示等のエラー表示を表示入力装置２２に行わせ、処理部２００は呼気計測処理を終了する。

ステップＳ３３１の結果、取得した複数の静止画画像のすべてが同一人物の画像である場合（Ｓ３３１→Ｙｅｓ）、ステップＳ３２１で動画又はコマ撮り撮影から取得した複数の画像を第１画像群として記憶装置２５に格納し（Ｓ３３３）、図１１のステップＳ６００へリターンする。第１画像群は、図２の画像Ｐ１０〜Ｐ１３に相当するものである。

（呼気アルコール判定処理）
図１４は、図１１の呼気アルコール判定処理（Ｓ５００）の詳細な手順を示すフローチャートである。
図１１のステップＳ２０４で呼気が導入されると、端末装置２の水蒸気センサ出力処理部２０２は、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが、十分な呼気導入が行われていることを示す閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（Ｓ５０１）。所定時間は、例えば、成人が呼気を導入した時において、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが閾値Ｖｔｈ１に達する平均時間＋α（例えば１秒）等である。
ステップＳ５０１の結果、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが閾値Ｖｔｈ１未満である場合（Ｓ５０１→Ｎｏ）、水蒸気センサ出力処理部２０２は、呼気導入が行われてから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ５０２）。このような判定が行われることで、後記する各ガス濃度を算出するのに十分な呼気が導入されたか否かが判定される。
ステップＳ５０２の結果、呼気導入が行われてから所定時間が経過していない場合（Ｓ５０２→Ｎｏ）、水蒸気センサ出力処理部２０２は、ステップＳ５０１へ処理を戻す。
ステップＳ５０２の結果、呼気導入が行われてから所定時間が経過している場合（Ｓ５０２→Ｙｅｓ）、表示処理部２０３は、表示入力装置２２に「呼気量不足のため、再度計測をお願いします」等のエラー表示を行わせる（Ｓ５０３）。その後、処理部２００が、図１１のステップＳ２０３へ処理を戻すことで、呼気の再導入が行われる。

ステップＳ５０１の結果、水蒸気センサ１２２の出力値Ｖｈが閾値Ｖｔｈ１以上である場合（Ｓ５０１→Ｙｅｓ）、ガス濃度算出処理部２０４は、水素センサ１２１、アルコールセンサ１２４、アセトアルデヒドセンサ１２３等の各出力値を基に、呼気中の水素、アルコール（エタノール）、アセトアルデヒド等の各ガス濃度を算出する（Ｓ５１１）。これら３種類のガスセンサ（水素センサ１２１、アルコールセンサ１２４、アセトアルデヒドセンサ１２３）によって検出されるガス成分は、飲酒後において呼気中に含まれる主要成分である。この３種類のガス成分（水素、エタノール（アルコール）、アセトアルデヒド）のガス濃度を算出し、数学的手法を用いて、これら３種類のガス成分の濃度を解析することで、エタノール濃度の精度を向上させることができる。
そして、飲酒判定処理部２０６は、算出されたエタノール（アルコール）ガス濃度が飲酒閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ５１２）。

ステップＳ５１２の結果、エタノールガス（アルコール）濃度が飲酒閾値未満である場合（Ｓ５１２→Ｙｅｓ）、飲酒判定処理部２０６は、飲酒していないと判定し（Ｓ５２１）、ステップＳ５１１の判定結果を、図１２のステップＳ３３３で記憶装置２５に格納された第１画像群と対応付けて記憶装置２５に格納する（Ｓ５２３）。このとき、ステップＳ５１１で算出された各ガス濃度も第１画像群に対応付けられて記憶装置２５に格納されてもよい。
そして、表示処理部２０３は、ステップＳ５１２の判定結果を表示入力装置２２に表示し（Ｓ５２４）、図１１のステップＳ６００へリターンする。なお、ステップＳ５２４の段階では車のキーを解錠する等の許可処理は行われない。

ステップＳ５１２の結果、エタノール（アルコール）ガス濃度が飲酒閾値未満ではない場合（Ｓ５１２→Ｎｏ）、すなわち、算出された各ガス濃度のうち、いずれかが飲酒閾値以上である場合、飲酒判定処理部２０６は、飲酒していると判定する（Ｓ５３１）。
そして、運転可能時間算出部２０８は、算出されたアルコール濃度等を基に、血中のアルコール濃度が所定の値未満となり、運転が可能となる時間である運転可能時間を算出する（Ｓ５３２）。

続いて、表示処理部２０３は、ステップＳ５１２の判定結果と、ステップＳ５３２で算出された運転可能時間とを表示入力装置２２に表示する（Ｓ５３３）。
さらに、飲酒判定処理部２０６は、ステップＳ５１２の判定結果、及び、ステップＳ５２１で算出された各ガス濃度を、図１２のステップＳ３３３で記憶装置２５に格納された第１画像群と対応付けて記憶装置２５に格納し（Ｓ５３４）、呼気計測処理を終了する。

（第２認証処理）
図１５は、図１１の第２認証処理（Ｓ６００）の詳細な手順を示すフローチャートである。
図１５に示す第２認証処理は、図１２の第１認証処理で第１画像群のすべてが同一人物の画像であると判定され、かつ、図１４の呼気アルコール判定処理で、飲酒していないと判定されると開始される処理である。
まず、表示処理部２０３は、図１４の呼気アルコール判定処理の結果（飲酒していない旨）の情報等を表示入力装置２２に表示するとともに、確認ボタンＢを表示入力装置２２に表示する（Ｓ６０１）。

そして、第２認証処理部２０９は、表示されている確認ボタンＢ（図３参照）が選択入力されたか否かを判定する（Ｓ６０２）。
ステップＳ６０２の結果、確認ボタンＢが選択入力されない場合（Ｓ６０２→Ｎｏ）、第２認証処理部２０９は、ステップＳ６０１の処理から所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ６０３）。
ステップＳ６０３の結果、ステップＳ６０１の処理から所定時間経過していない場合（Ｓ６０３→Ｎｏ）、第２認証処理部２０９は、ステップＳ６０２へ処理を戻す。

ステップＳ６０３の結果、ステップＳ６０１の処理から所定時間経過している場合（Ｓ６０３→Ｙｅｓ）、表示処理部２０３は、再計測を促す旨のエラー表示を表示入力装置２２に行わせる（Ｓ６１１）。
そして、第２認証処理部２０９は記憶装置２５に格納されている各情報を消去する（Ｓ６１２）。
その後、処理部２００は、図１１のステップＳ２０３へ処理を戻す。

ステップＳ６０２の結果、確認ボタンＢが選択入力された場合（Ｓ６０２→Ｙｅｓ）、撮影処理部２０５は、撮影装置２１に静止画像の撮影（呼気の成分の解析の際の第２の撮影）を行わせる（Ｓ６２１）。すなわち、表示入力装置２２に表示されている確認ボタンＢの選択入力を契機として、静止画像の撮影（ユーザの顔画像の撮影）が行われる。撮影された静止画像は第２画像である。第２画像は図４の画像Ｐ３０に相当するものである。このように、呼気アルコール判定処理（図１１のＳ５００）の終了後にステップＳ６２１の撮影が行われることで、飲酒していない場合のみステップＳ６２１の撮影を行うことができる。すなわち、呼気アルコール判定処理（図１１のＳ５００）の結果に応じて第２認証処理を行うことができる。
次に、第２認証処理部２０９は、ステップＳ６２１で撮影した第２画像が顔認証可能であるか否かを判定する（Ｓ６２２）。顔認証可能であるか否かとは、第１認証処理で用いられた認証のための特徴点が写っているか否かである。

ステップＳ６２２の結果、顔認証不可能である場合（Ｓ６２２→Ｎｏ）、表示処理部２０３は「再度撮影をお願いします」等の表示と、確認ボタンＢの表示とを表示入力装置２２に行わせ（Ｓ６２３）、ステップＳ６０２へ処理を戻す。
ステップＳ６２２の結果、顔認証可能である場合（Ｓ６２２→Ｙｅｓ）、第２認証処理部２０９は、図１２のステップＳ３３３で記憶装置２５に記憶された第１画像群と、第２画像とを比較し、第１画像群の人物と、第２画像の人物とが同一人物であるか否かを解析する（Ｓ６３１）。

そして、第２認証処理部２０９は、ステップＳ６３１の解析の結果、第１画像群の人物と、第２画像の人物とが同一人物であるか否かを判定する（Ｓ６３２）。なお、ステップＳ６３１，Ｓ６３２において、第２認証処理部２０９は、第１画像群の画像すべてと、第２画像との人物を比較してもよいが、第１画像群のいずれか（例えば、図２における呼気導入時の画像Ｐ１０）と、第２画像との人物を比較してもよい。
ステップＳ６３２の結果、第１画像群の人物と、第２画像の人物とが同一人物ではない場合（Ｓ６３２→Ｎｏ）、表示処理部２０３は呼気の再導入を促す表示（再導入表示）を表示入力装置２２に行わせる（Ｓ６５１）。さらに、第２認証処理部２０９は第１画像群、第２画像、ステップＳ６３２の判定結果を組の情報として記憶装置２５に格納する（Ｓ６５２）。そして、処理部２００は図１１のステップＳ２０３へ処理を戻す。

ステップＳ６３２の結果、第１画像群の人物と、第２画像の人物とが同一人物である場合（Ｓ６３２→Ｙｅｓ)、第２認証処理部２０９は第１画像群、第２画像、ステップＳ６３２の判定結果、各センサ１２１〜１２７の出力値を組の情報として記憶装置２５に格納する（Ｓ６４１）。
そして、表示処理部２０３は認証ＯＫの旨を表示入力装置２２に表示する（Ｓ６４２）。
その後、処理部２００は、必要に応じて許可処理を行う（Ｓ６４３）。許可処理とは、自動者のキーを解錠したり、運転許可を表示入力装置２２に表示したりする等の処理である。自動者のキーを解錠する処理が行われる場合、端末装置２と、車との通信が必要となる。

なお、各処理で格納された情報は、呼気計測処理終了後、もしくは、５分程度後、消去されることが望ましい。このようにすることで、例えば、前日に撮影された画像が第１認証処理や、第２認証処理に用いられることを防止することができる。

第１実施形態によれば、第１認証処理として、呼気導入中の画像Ｐ１０（図２参照）と、呼気導入後、所定期間にわたって撮影された画像Ｐ１１〜Ｐ１３（図２参照）のすべてもしくは少なくとも画像Ｐ１０と画像Ｐ１３とが同一人物の画像であるか否かが判定される。これにより、呼気導入時から所定時間、ユーザが入れ替わってい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。

そして、第２認証処理として、Ｐ１０〜Ｐ１３（図２参照）のすべて、もしくはいずれかと、呼気成分の解析後撮影された画像Ｐ３０（図４参照）とのそれぞれに写っている人物が同一人物であるか否かが判定される。これにより、なりすましを防止することができる。また、第１認証処理と第２認証処理とを行うことで、なり済まし防止の精度を向上させることができる。

また、それぞれの判定結果を乗車等の際のエビデンスとして利用することができる。
そして、携帯可能な呼気導入装置１と、端末装置２とを用いることでユーザの利便性を向上させることができる。特に、乗車前における呼気計測に用いることができる。
さらに、第１実施形態によれば、呼気導入装置１と、端末装置２とを別の装置とすることで、端末装置２を一般的に販売されているスマートフォンや、タブレット端末とすることができる。

［第２実施形態］
＜呼気解析装置４＞
図１６は、第２実施形態で用いられる呼気解析装置４の外観を示す図である。
図１６に示す呼気解析装置（認証システム、携帯端末）４は、第１実施形態の呼気導入装置１及び端末装置２が一体となったものである。従って、図１に示すものと同様の機能を有するものについては同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
なお、呼気解析装置４のハードウェア構成は、図６における呼気導入装置１の処理装置１４と、端末装置２とが一体となったものであるため、ここでの説明を省略する。
さらに、呼気解析装置４のソフトウェア機能ブロック図は、図８に示す構成と、図９に示す構成とが一体となったものであるため、ここでの説明を省略する。

＜フローチャート＞
（初期処理）
図１７は、第２実施形態で用いられる初期処理の手順を示すフローチャートである。図１７では、図１０と異なる処理について説明する。
図１７において、図１０と異なる処理は、図１０のステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理が、呼気解析装置４の電源をオンとする（Ｓ１０１ａ）となっていることである。なお、ステップＳ１０１ａで呼気解析装置４の電源がオンとなることで、各センサ１２１〜１２７に電力が供給されてもよい。あるいは、呼気解析装置４のアプリケーション（すなわち、図８及び図９に示す各部１００〜１０２，２００〜２０９）が操作されると、各センサ１２１〜１２７に電力が供給され、ステップＳ１１１以下の処理が行われるようにしてもよい。
また、図１７において、図１０におけるステップＳ１１３，Ｓ１２２の処理が省略されている。
それ以外の処理は、図１０の処理と同様であるため、説明を省略する。
また、第２実施形態において、呼気計測処理の全体処理、第１認証処理、呼気アルコール判定処理、第２認証処理は、第１実施形態の図１１〜図１５と同様の処理であるため、図示及び説明を省略する。

第２実施形態によれば、第１実施形態の呼気導入装置１及び端末装置２を一体の装置とすることで、呼気導入装置１の端末装置２への設置や、接続等をすることがなくなる。このようにすることで、操作を簡便にすることができる。

［第３実施形態］
＜システム構成図＞
図１８は、第３実施形態で用いられる呼気解析システムの構成を示す図である。
図１８に示す呼気解析システムは、自動車保険会社６０に、ネットワーク５を介して端末装置２と通信可能なサーバ６が設置されている点が図６と異なっている。その他の構成は図６と同様であるため、図６と同一の符号を付して説明を省略する。
サーバ６は、端末装置２から送信された呼気計測情報（詳細は後記）を用いた解析を行う。
なお、図１８では、第１実施形態の呼気導入装置１と、端末装置２とが用いられているが、第２実施形態の呼気解析装置４（図１６参照）が用いられてもよい。

＜フローチャート＞
（全体処理）
図１９は、第３実施形態で用いられる呼気計測処理の全体処理の手順を示すフローチャートである。図１９では、図１１と異なる処理について説明する。また、第３実施形態において、初期処理は図１０（又は図１７）と同様の処理であるため、図示及び説明を省略する。さらに、第３実施形態における第１認証処理、呼気アルコール判定処理、第２認証処理は、第１実施形態の図１１〜図１５と同様の処理であるため、図示及び説明を省略する。

まず、図１９のステップＳ２０２のモード選択処理において、ユーザは解析モードを選択する。解析モードとは、定期的に呼気を呼気導入装置１に導入し、呼気計測情報（詳細は後記）をサーバ６に送信し、サーバ６が呼気計測情報を解析するモードである。
そして、ステップＳ６００の後、端末装置２の送信処理部１０２は呼気計測情報をサーバ６へ送信する（Ｓ７１１）。ステップＳ７１１の処理において、第１認証処理や、第２認証処理で、同一人物ではないと判定されても、呼気アルコール判定処理で飲酒していると判定されても、呼気計測情報がサーバ６へ送信されることが望ましい。呼気計測情報がサーバ６へ送信されるタイミングは、第２認証処理が終了する毎でもよいし、所定のタイミングで蓄積された呼気計測情報がまとめて送信されてもよい。また、呼気計測情報がサーバ６へ送信されるタイミングは、定期的でもよいし、ユーザが呼気計測情報の送信操作を行うことによって行われてもよい。
呼気計測情報は、図１４のステップＳ５１１で算出された各ガス濃度（各センサ１２１〜１２７に関する情報）と、端末装置２の識別情報が含まれている。また、呼気計測情報は、第１画像群や、第２画像や、第１認証処理、呼気アルコール判定処理、第２認証処理における各判定結果が含まれていてもよい。各ガス濃度には、少なくとも水素濃度、アセトアルデヒド濃度、アルコール（エタノール）濃度が含まれている。

そして、自動車保険会社６０に設置されているサーバ６が、送信された呼気計測情報を解析する解析処理を行う（Ｓ７１２）。ステップＳ７１２における解析処理の内容や、解析結果については後記する。
なお、第３実施形態では、呼気アルコール判定処理（Ｓ５００）が省略されてもよい。

＜解析＞
図２０は、サーバ６で行われる解析処理・解析結果の一例を示す図であり、（ａ）は酒に強い人のエタノール及びアセトアルデヒドの呼気中のガス濃度の時間変化を示す図であり、（ｂ）は酒に弱い人のエタノール及びアセトアルデヒドの呼気中のガス濃度の時間変化を示す図である。
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）において、縦軸が呼気中に含まれるガス濃度を示し、横軸が時間を示す。また、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）において、黒丸がエタノールのガス濃度を示し、白丸がアセトアルデヒドのガス濃度を示す。エタノールは、図７に示すアルコールセンサ１２４で検出されるものである。

なお、図２０の解析は、図１９のモード選択処理において解析モードが選択されることで、解析モードになっている。従って、定期的に（図２０の例では１時間に１回）ユーザが呼気導入装置１に呼気を導入し、その呼気計測情報が端末装置２からサーバ６に送られている。
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）を比較すると、図２０（ａ）に示す酒に強い人はエタノール濃度及びアセトアルデヒド濃度のピーク値から値が下がる速度が、図２０（ｂ）に示す酒に弱い人のそれよりも早い。すなわち、図２０（ａ）に示す酒に強い人はエタノール濃度及びアセトアルデヒド濃度のピーク値以降の傾きが、図２０（ｂ）に示す酒に弱い人の速度よりも大きい。

サーバ６で行う解析として、飲酒の頻度を算出したり、呼気中のアルコール濃度を基に飲酒レベルを推定したりすることが行われてもよい。
このように、端末装置２から呼気計測情報を受信するサーバ６を有することで、自動車保険会社６０等の組織が呼気計測情報を解析することができる。特に、呼気計測情報に少なくとも水素センサ濃度、アセトアルデヒド濃度、アルコール（エタノール）濃度（各々のガス濃度）が含まれることで、自動車保険会社６０等の組織がユーザの飲酒に関する解析を行うことができる。

図２１は、第３実施形態で用いられる履歴情報の例を示す図である。
図２１において、図１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。
サーバ６に送信された呼気計測情報は、サーバ６に保存され、端末装置２からサーバ６に閲覧要求があると、サーバ６は保存している呼気計測情報を端末装置２へ送信される。
そして、図２１に示すように端末装置２は、これまでの呼気計測情報の履歴を表示入力装置に表示する。
このようにすることで、ユーザは過去の呼気計測情報を閲覧することができ、ユーザ自身の健康管理に役立てることができる。

第３実施形態によれば、サーバ６に送信される呼気計測情報が、呼気を導入した本人のものであることを担保することができるため、サーバ６における解析の信頼性を向上させることができる。

［水蒸気センサ］
（水蒸気センサ１２２の構造）
図２２は、本実施形態に係る水蒸気センサ１２２の構造の一例を示す図であり、（ａ）は水蒸気センサ１２２の原理を示す模式図を示し、（ｂ）は水蒸気センサ１２２の上面模式図を示している。
図２２（ａ）に示すように、水蒸気センサ１２２は交流電源３３１に接続され、交流電源３３１によって印加電圧Ｖｉが印加される印加電極３０１と、水分の検出時に電位Ｖｏを検出する検出電極３０２と、絶縁部３０３とを有している。なお、交流電源３３１は、図７の電源装置１３２及び信号発生装置１３４に相当するものである。つまり、電源装置１３２で発生した直流電圧を信号発生装置１３４が水蒸気センサ１２２に好適な周波数の交流電圧に変換する。電源装置１３２が交流電源３３１のように交流電圧であれば、信号発生装置１３４が水蒸気センサ１２２に好適な周波数の交流電圧に変換する必要がない。従って、電源装置１３２が交流電源３３１のように交流電圧であれば、信号発生装置１３４を省略可能である。
絶縁部３０３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３０３の形状は基板状でなくてもよい。

図２２（ａ）に示すように、検出電極３０２と、印加電極３０１との間には絶縁部３０３が介在している。ここで、絶縁部３０３は凹凸のある構造を有している。絶縁部３０３における凹凸の構造については後記する。

＜飽和水蒸気検出原理＞
図２３は、本実施形態に係る水蒸気センサ１２２が飽和水蒸気を検出する原理（状態）を説明するための図であり、（ａ）は水分付着前における水蒸気センサ１２２の原理（状態）を示す模式図であり、（ｂ）は水分付着前における水蒸気センサ１２２の等価回路であり、（ｃ）は水分付着後における水蒸気センサ１２２の原理を示す模式図であり、（ｄ）は水分付着後における水蒸気センサ１２２の等価回路である。
なお、図２３（ａ）及び図２３（ｃ）で示される各構成は、図２２（ａ）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２３（ａ）で示されるように、水分付着前では、検出電極３０２及び印加電極３０１とは絶縁部３０３とで接続されているので、検出電極３０２と、印加電極３０１との間は通電されていない。従って、印加電極３０１には交流電圧が印加されているが、検出電極３０２から電圧は検出されない。

そして、水分が水蒸気センサ１２２の絶縁部３０３に付着すると、図２３（ｃ）に示すように、水分子３１１が絶縁部３０３に付着する。これにより、検出電極３０２と、印加電極３０１とは、水分子３１１をパスとして通電するようになる。すると、検出電極３０２から印加電極３０１に加えられた電圧が検出（出力）される。このように検出（出力）された電圧に基づき水蒸気センサ１２２は水分（飽和水蒸気）を検出する。

次に、水分の付着前及び付着後における水蒸気センサ１２２の等価回路の変化を比較する。
水分の付着前では、図２３（ｂ）に示すような等価回路３２０ａとなっている。ここで、コンデンサＣ１は絶縁部３０３を示すコンデンサである。なお、検出電極３０２及び印加電極３０１の間の距離は十分におおきいので、コンデンサＣ１の静電容量は小さな値（≪１）となる。従って、図２３（ｂ）に示す等価回路３２０ａの容量リアクタンスは大きな値となり、検出電極３０２及び印加電極３０１の間は、ほとんど通電していない状態となっている。
ちなみに、コンデンサＣａ及び抵抗Ｒａで構成される回路は大気の等価回路である。

ここで、呼気に含まれる水分が付着した水分付着後では、図２３（ｂ）に示す等価回路３２０ａは、図２３（ｄ）に示す等価回路３２０ｂとなる。等価回路３２０ｂにおいて、抵抗Ｒｂ及びコンデンサＣ２で示される回路３２１は水分子３１１の等価回路である。
図２３（ｃ）に示すように、水分（水分子３１１）が絶縁部３０３に付着すると、図２３（ｄ）に示すように水分子３１１に由来する抵抗Ｒｂ及びコンデンサＣ２が生じ、これらの抵抗Ｒｂ及びコンデンサＣ２によってインピーダンスが変化（低下）する。この結果、検出電極３０２と印加電極３０１との間が通電状態となり、検出電極３０２から電圧を検出することができる。このように、水分（水分子３１１）が絶縁部３０３に付着することによる水蒸気センサ１２２のインピーダンス変化を利用して、呼気中の水分を検出することで、応答性を高くすることができる。図２３（ｂ）に示すように、検出電極３０２と印加電極３０１との間が通電状態となるよう水分（水分子３１１）が絶縁部３０３に付着するためには、水蒸気センサ１２２にあてられた空気が飽和水蒸気である必要がある。従って、図２２及び図２３に示す水蒸気センサ１２２で飽和水蒸気を検出することができる。

なお、図２２（ｂ）に示すように、検出電極３０２及び印加電極３０１は、櫛歯形の形状を有している。そして、検出電極３０２及び印加電極３０１は、絶縁部３０３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。

このように、図２２及び図２３に示す水蒸気センサ１２２は、高湿度（飽和水蒸気状態）の呼気の検出を目的としている。つまり、呼気導入口１１（図１参照）から導入された外気（呼気）が飽和水蒸気であるか否かを検出することを目的としている。従って、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。ちなみに、人間の体温は３６℃程度であり、人体から外に吐き出された高湿度の呼気は外気や、呼気導入装置１（図１参照）に接することで冷却され、飽和状態を維持する。

本実施形態に係る水蒸気センサ１２２は、図２２に示すように、検出電極３０２と、印加電極３０１との間に絶縁部３０３が介在している構成となっている。そして、図２３（ｃ）に示すように、呼気に含まれる水分子３１１が絶縁部３０３に付着することで、この水分子３１１をパスとして通電が行われる。これにより、検出電極３０２で出力電圧が検出される。従って、本実施形態に係る水蒸気センサ１２２は、水分子３１１が付着できるほどの広さの絶縁部３０３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３１１）が絶縁部３０３に付着する前は、出力電圧はほぼ０であるのに対し、水分（水分子３１１）の付着後では出力電圧をほぼＶｉ（印加電圧）とすることができる。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、水蒸気センサ１２２において、前記したように絶縁部３０３の表面は凹凸のある構造を有している。このように、絶縁部３０３の表面が凹凸を有することにより、絶縁部３０３の表面積を増やすことができる。すなわち、絶縁部３０３の表面が凹凸を有することにより、より多くの水分子３１１を付着させることができ、出力電圧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３０３が、少なくとも表面が、親水性の高い酸化物（金属酸化物）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、水蒸気センサ１２２は、図２２及び図２３に示す構成を有していなくてもよい。また、水蒸気センサ１２２の代わりに湿度センサ１２７が用いられてもよい。

第１実施形態において、呼気導入装置１と、端末装置２とがケーブル３で接続されているが、呼気導入装置１と、端末装置２とは無線通信で情報を送受信してもよい。
また、呼気導入装置１がマイク等の音声入力装置を備えていてもおり、ユーザが声を発しながら呼気を導入することで、呼気導入とともに音声が入力されるようにしてもよい。そして、端末装置２が予めユーザの音声情報を記憶装置２５に格納しているとともに、呼気導入とともに入力された音声と、予め格納されている音声情報とを比較することで呼気導入とともに入力された音声がユーザのものであるか否かを判定してもよい。このようにすることで、認証の信頼性を向上させることができる。
また、端末装置２の表示入力装置２２に「表示されるカウントダウンの数字を合図に息を吹きかけてください」等の表示を行い、カウントダウンをトリガとして呼気導入及び第１画像群の撮影が行われてもよい。

また、本実施形態では、第１認証で、所定時間動画又はコマ撮り撮影を行うとしているが、これに限らない。例えば、図１２のステップＳ３１１で動画や、コマ撮り撮影を開始し、確認ボタンＢが選択入力されると（図１５のステップＳ６２１）動画や、コマ撮り撮影が終了してもよい。この場合、呼気導入開始から、確認ボタンＢが選択入力される直前までの画像が第１画像群となり、確認ボタンＢが選択入力された直後の画像が第２画像となる。そして、この場合、図１２のステップＳ３２１〜Ｓ３３３までと、図１５のステップＳ６２２〜Ｓ６５２の処理とが並列に行われる。

また、呼気導入装置１に撮影装置２１が備えられていてもよい。この場合、端末装置２と、呼気導入装置１とを離した状態で使用（呼気を導入）することができる。

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１００〜１０２，２００〜２０９、記憶部１６，２５等は、それらの一部又はすべてを、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６〜図９に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ２３，１４１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２４，１４２や、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、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 呼気導入装置（認証システム）
２ 端末装置（認証システム、携帯端末）
３ ケーブル
４ 呼気解析装置（認証システム、携帯端末）
６ サーバ（第２の解析部、認証システム）
１１ 呼気導入口（呼気導入部）
１２ センサ装置（呼気検知部）
２１ 撮影装置（撮影部）
２２ 表示入力装置（表示部）
１００，２００ 処理部
１０１ 判定部
１２１ 水素センサ（検出素子）
１２２ 水蒸気センサ（飽和水蒸気検出素子）
１２３ アセトアルデヒドセンサ（検出素子）
１２４ アルコールセンサ（検出素子）
２０１ 出力値処理部
２０２ 水蒸気センサ出力処理部（呼気解析部）
２０３ 表示処理部
２０４ ガス濃度算出処理部（呼気解析部）
２０５ 撮影処理部（撮影制御部）
２０６ 飲酒判定処理部
２０７ 第１認証処理部（画像解析部）
２０８ 運転可能時間算出部
２０９ 第２認証処理部（画像解析部）
Ｂ 確認ボタン（シンボル）

Claims (12)

1. 呼気が導入される呼気導入部と、
   前記呼気導入部に前記呼気を吹き付ける人物の顔を撮影する撮影部と、
   前記呼気導入部から導入された前記呼気において、アルコール成分を含む呼気の成分を検知する呼気検知部と、
   前記撮影部を制御する撮影制御部と、
   前記呼気検知部が検知した前記呼気のアルコール成分を解析する呼気解析部と、
   前記撮影部で撮影された画像を解析する画像解析部と、
   を備え、
   前記撮影制御部は、
   前記撮影部を制御して、前記呼気導入部における前記呼気の導入の際の第１の撮影と、前記呼気解析部における前記呼気の成分の解析の後、第２の撮影とを行う機能を有し、
   前記画像解析部は、
   前記第１の撮影による画像の人物と前記第２の撮影による画像の人物が同一であるか否かの結果を出力する機能を有し、
   前記呼気導入部と前記呼気検知部とは、
   携帯可能な筺体に収容されて前記撮影部を備える携帯端末に装着可能に構成され、又は、前記撮影部を備える携帯端末と同じ筺体に収容されており、
   前記呼気検知部は、
   前記呼気導入部から導入された呼気が飽和水蒸気であり、十分な導入量であるか否かを検出する飽和水蒸気検出素子を有し、
   前記飽和水蒸気検出素子は、
   絶縁性の材料で構成される絶縁部と、
   電圧が印加される印加部と、
   前記印加部に前記印加された電圧によって、前記絶縁性の材料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、
   を備え、
   前記第１の撮影は、前記飽和水蒸気検出素子から出力された電圧信号の値が、所定の閾値を超えることにより開始される
   ことを特徴とする呼気アルコール検知のための認証システム。
2. 前記撮影制御部は、
   前記第１の撮影として、動画又は時系列の複数の静止画によって前記人物を撮影し、
   前記画像解析部は、
   前記動画から取得される複数時点の各人物が同一であるか否か、又は、前記複数の静止画における各人物が同一であるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
3. 前記撮影制御部は、
   前記呼気検知部が、前記呼気の成分を検知すると、前記第１の撮影を開始する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
4. 前記第１の撮影による画像に、少なくとも撮影者の口が写るように前記呼気導入部と前記撮影部とが配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
5. 前記第２の撮影は、
   前記呼気解析部による前記呼気の解析の結果とともに表示部に表示されるシンボルが選択入力された際に行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
6. 前記呼気の解析は、前記アルコール成分に基づいた飲酒の有無判定を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
7. 前記呼気導入部と、前記撮影部との距離は、５ｃｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
8. 前記呼気導入部と前記呼気検知部とが、携帯可能な前記筺体に収容されて前記撮影部を備える携帯端末に装着可能に構成されている場合、
   前記呼気導入部及び前記呼気検知部が、ケーブルによって前記携帯端末に接続されると前記呼気導入部及び前記呼気検知部の電源がオンとなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
9. 少なくとも前記呼気検知部が備えられている装置とは別の装置に備えられ、前記装置と通信可能な第２の解析部を備え、
   前記呼気検知部によって検知された前記呼気の成分に関する情報が、所定の契機で、前記第２の解析部へ送信され、
   前記第２の解析部は、送信された前記呼気の成分に関する情報を解析する
   ことを特徴とする請求項１に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
10. 前記呼気検知部には、少なくとも水素、アセトアルデヒド及びエタノールを検出する検出素子が備えられており、
    前記呼気の成分に関する情報は、少なくとも各検出素子の出力値に関する情報を含む
    ことを特徴とする請求項９に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
11. 前記第２の解析部に送信された前記呼気の成分に関する情報を、ユーザが閲覧可能な表示部
    を有することを特徴とする請求項９に記載の呼気アルコール検知のための認証システム。
12. 呼気が導入される呼気導入部と、
    前記呼気導入部に前記呼気を吹き付ける人物の顔を撮影する撮影部と、
    前記呼気導入部から導入された前記呼気において、アルコール成分を含む呼気の成分を検知する呼気検知部と、
    前記撮影部を制御する撮影制御部と、
    前記呼気検知部が検知した前記呼気のアルコール成分を解析する呼気解析部と、
    前記撮影部で撮影された画像を解析する画像解析部と、
    を備え、
    前記呼気検知部は、
    前記呼気導入部から導入された呼気が飽和水蒸気であり、十分な導入量であるか否かを検出する飽和水蒸気検出素子を有し、
    前記飽和水蒸気検出素子は、
    絶縁性の材料で構成される絶縁部と、
    電圧が印加される印加部と、
    前記印加部に前記印加された電圧によって、前記絶縁性の材料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、
    を備え、
    前記呼気導入部と前記呼気検知部とは、
    携帯可能な筺体に収容されて前記撮影部を備える携帯端末に装着可能に構成され、又は、前記撮影部を備える携帯端末と同じ筺体に収容されている認証システムにおいて、
    前記撮影制御部が、
    前記飽和水蒸気検出素子から出力された電圧信号の値が、所定の閾値を超えることにより、前記撮影部を制御して、前記呼気導入部における前記呼気の導入の際の第１の撮影を開始し、前記呼気解析部における前記呼気の成分の解析の後、第２の撮影を行い、
    前記画像解析部が、
    前記第１の撮影による画像の人物と前記第２の撮影による画像の人物が同一であるか否かの結果を出力する
    ことを特徴とする呼気アルコール検知のための認証方法。

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