JP7094019B2 - 呼気アルコール検知器 - Google Patents

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本発明は、呼気アルコール検知器に関し、より詳細には、外部機器からの指令に基づいて呼気中のアルコール濃度を検出する簡易で小型の呼気アルコール検知器に関する。
道路交通法第65条第1項は、「何人も、酒気を帯びて車両等を運転してはならない」と規定している。酒気帯び運転とは、通常、呼気中のアルコール(エタノール)濃度が0.15mg/L以上を指す。0.15mg/L未満であっても酒酔い運転と判断されれば、罰則の対象となる。このような法整備のもとでも、酒気帯び運転が現在、大きな社会的問題となっている。
酒気帯び運転を発見し、又は酒気帯び運転を事前に防止するために、特許文献1~3を示すようなアルコール検知器が提案されている。また、実際に、数多くの呼気アルコール検知器が製造及び販売されている。提案や製造販売されている従来のアルコール検知器は、一般に測定者が吹きかけ又は吹き込んだ呼気からアルコール濃度を測定するようになっている。このようなアルコール検知器は、アルコールを含んだ雰囲気や測定者の呼気の吹きかけ方によっては、検知されるアルコール濃度が変化し易い。従来の呼気アルコール検知器は、呼気の吹込み口が吸い込み防止構造になっていないことも原因して、呼気中のアルコール濃度を正しく認識できていないことがある。
アルコール検知器に測定者の呼気を直接吹き込むのではなく、呼気を一度、風船に貯めてからアルコール検知器に導入する様式の吹き込み風船式アルコール検知器もよく知られている。このアルコール検知器では、測定に供された風船のすり替えや測定者のなりすましといった不正行為を防止できないという問題がある。
アルコール検知器は、携帯し易いように、簡易かつ小型であることが好ましい。従来のアルコール検知器は、アルコール検知に必要な設定や操作ボタンを機器自身に盛り込むため。操作が煩雑であり使用しづらい。
特開平6-50918 特開平9-292354 特開平9-294729
従来の呼気アルコール検知器の上記問題に鑑みて、本発明の目的は、アルコール雰囲気のような測定環境や測定者の呼気の吹きかけ方の強弱といった測定環境に依存せずに呼気中のアルコールを確実に検出し、測定者の不正を防止し、そして小型で操作し易い呼気ルコール検知器を提供することである。
本発明者は、上記課題を鋭意検討した結果、以下の発明によれば解決できることを見出した。すなわち、本発明は、測定者が呼気を吹き込むための呼気導入口、
前記呼気導入口から受け入れた呼気を測定する呼気センサー、
前記呼気中のアルコール濃度を測定するアルコールセンサー、
前記呼気センサーにより測定された呼気情報及び前記アルコールセンサーにより測定されたアルコール濃度を外部機器が扱えるデータに変換するマイクロコントローラー、及び、
呼気情報及びアルコール濃度に関する前記データを外部機器へ転送するインターフェースモジュール
を備えた呼気アルコール検知器であって、
前記マイクロコントローラーは、前記外部機器からの指令に従ってアルコール検知器を制御することを特徴とする、前記アルコール検知器を提供する。
従来のアルコール検知器は、測定者が吹きかけ又は吹き込んだ呼気中のアルコール濃度を測定して直接判定するものである。本発明のアルコール検知器が従来技術と大きく異なる点は、アルコール濃度だけでなく、呼気圧や呼気流量といった呼気情報を測定基準に用いること、そして呼気情報及びアルコール濃度の判定を呼気アルコール検知器自身ではなく、外部機器に実施させることである。より詳細には、本発明のアルコール検知器は、呼気センサーが測定した呼気情報及びアルコールセンサーが測定したアルコール濃度といったデータを上位側の外部機器が扱えるように簡易化するマイクロコントローラー及び、そのデータを外部機器へ転送するインターフェースモジュールを備えることで、呼気情報やアルコール濃度のデータを上位側の外部機器へ一旦送り、外部機器が呼気情報及びアルコール濃度を初期設定の基準に従って判定する。その後、本発明のアルコール検知器が外部機器の判定結果と判定結果に基づく指令を受けて、アルコール濃度測定を完了する。
前記外部機器は、例えばパーソナルコンピュータ、タブレット端末、又はスマートフォンであり得る。
本発明の呼気アルコール検知器は、前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えると前記外部機器が判断した場合、その情報を前記マイクロコントローラーが受けて前記アルコールセンサーに前記測定者の呼気中のアルコール濃度を検知させることが好ましい。
前記呼気センサーは、好ましくは圧力センサーである。
本発明の呼気アルコール検知器は、さらに、報知手段を備え、前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えていないと前記外部機器が判断した場合に、その情報を前記マイクロコントローラーが受けて前記報知手段に警告を発生させることが好ましい。すなわち、上位側の外部機器は、評価結果に基づいて、インターフェースモジュールを介してマイクロコントローラーへ報知手段を簡易的に制御する指令を送る。
前記報知手段は、例えばブザー、LED及びLCDの少なくとも一種である。
前記インターフェースモジュールは、無線通信手段用及び/又は有線通信手段用であり得る。
本発明の呼気アルコール検知器は、呼気を吹き込んだ時の圧力や流量又は風量の上昇を呼気センサーで検知した上で、呼気中のアルコール濃度測定のタイミングを得るという単純な方法によって、呼気を正しく吹き込んだことと呼気中のアルコール濃度を確実に検出する。これにより、外部アルコール雰囲気や検査漏れによる誤検出を容易に防止する。本発明の呼気アルコール検知器は、また、測定者の呼気を検知器の呼気導入口から直接吹き込む方式であるため、吹き込み風船式で起こり得る測定不正行為を防止可能である。
本発明の呼気アルコール検知器は、それ自身がアルコール濃度の判定を行うのではなく、呼気情報をパソコン、タブレット等の上位側の外部機器が簡易に扱えるデータへ変換して送信し、外部機器が、検知器の測定した情報をもとに様々な判断を行う。本発明のアルコール検知器は、アルコール検知に必要なコマンド設定や判定が行われる外部機器と連携することによって、小型になり、しかもアルコール検知操作が非常に楽になる。
前記外部機器が前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えると判断した場合には、その情報をマイクロコントローラーへ送ってアルコールセンサーに呼気中のアルコール濃度を検知させる。これにより、アルコール検知器の誤動作が防止される。また、本発明の呼気アルコール検知器がさらに報知手段を備え、前記外部機器が前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えていないと判断した場合には、その情報をマイクロコントローラーに送って報知手段に警告を発生させる。これにより、アルコール検知器の誤動作がさらに防止される。
本発明の呼気アルコール検知器は、例えば自動車、航空機や鉄道等の運転者の飲酒運転や操縦の防止に有用である。本発明のアルコール検知器の制御コマンドが一般公開されれば、外部機器からアルコール検知器を自由自在に使用可能になる。具体的には、本人認証、勤怠管理、データ管理、運行管理、アルコール・インターロック等のアプリケーションを搭載した外部機器と本発明の呼気アルコール検知器とをリンクさせることによって、検知器の付加価値や利便性がさらに高まる。自動車の運転者の酒気を簡単に検知すると共に、特定周波数の電源の受信を可能とする
本発明の一実施形態である呼気アルコール検知器を側面から見た外観図を示す。 図1の呼気アルコール検知器の側断面図である。 図1の呼気アルコール検知器の構成を説明する模式図である。アルコール検知器は、外部機器(スマートフォン)と有線通信手段(USB)や無線通信手段(Wi-fiやBluetooth(登録商標))により接続される。呼気アルコール検知器による測定情報のデータが外部機器に送られて、判定される。呼気アルコール検知器は、外部器の判定結果を受けて、測定をさらに実行する。 図3の呼気アルコール検知器を用いて、呼気アルコール濃度の測定するステップを説明するフローチャートである。 本発明の呼気アルコール検知器の別の実施形態を説明する模式図である。この実施形態では、本発明のアルコール検知器が外部機器(スマートフォン)とUSBケーブルのような有線通信手段により接続される点で簡易化されている。検知器の機能及び外部機器との関係は、図3の検知器と同様である。
本発明の一実施形態の呼気アルコール検知器を、図面を参照ながら説明する。図1~2に示す本発明の呼気アルコール検知器1は、測定者の呼気に含まれるアルコールの濃度を測定する装置である。図1の呼気アルコール検知器は、測定者が手にもって操作するハンディタイプであるが、設置型や車載型でもあってもよい。
図1に示す呼気アルコール検知器1の構成は、図3に示すように、呼気導入口10、呼気センサー20、アルコールセンサー30、マイクロコントローラー40、表示手段50、警告手段60、インターフェースモジュール70等である。各部の機能を以下に説明する。
本発明の呼気アルコール検知器1は、呼気中のアルコール濃度を測定するために、吹き込み方式の呼気導入口10を採用する。呼気導入口10を実現するための形態は、例えばマウスピース、ストロー、チューブ等である。呼気導入口10の断面形状は、呼気導入口10を測定者の口に含んだ時に口内を傷つけないもの、あるいは口内と干渉しないものであればよく、通常、不定形、円形や楕円形である。呼気導入口10の断面積は、通常、通常、10~20mmであり、好ましくは5~15mmである。呼気導入口10の材質は、特に制限がないが、通常、プラスチックや樹脂、シリコーンゴムのようなゴム、アルミニウムのような金属等でできている。呼気導入口10は、衛生上の観点から、抗菌性及び/又は交換可能であることが好ましい。
本発明では、呼気を正しく吹き込んだか否かを判断するために、呼気センサー20を備える。呼気センサー20の具体例には、圧力・風圧センサー、流量・風量センサー、流速・風量センサー等が挙げられる。好ましくは、圧力センサーである。圧力センサーは、圧力をステンレスダイヤフラムやシリコンダイヤフラム等のダイヤフラムを介して感圧素子で計測し、電気信号に変換して出力する汎用機器でよい。具体的には、ピエゾ抵抗型半導体圧力センサーは、ダイヤフラムの表面に半導体ひずみケージを形成し、外部からの呼気の圧力によってダイヤフラムが変形して発生する電気抵抗変化を電気信号に変換するものである。静電容量式圧力センサーは、ガラス製固定極とシリコン製可動極とを対向させてコンデンサを形成し、外部からの呼気の圧力によって可動極が変形して発生する静電容量の変化を電気信号に変換するものである。
測定者が呼気導入口10に呼気を通すと、呼気センサー20を設けた狭い室内の圧力、流量、流速といった呼気情報が変化する。呼気センサー20で測定された呼気情報は、マイクロコントローラー40に送られる。
本発明の呼気アルコール検知器1は、呼気中のアルコール濃度を検知するために、アルコールセンサー(アルコール検知センサー又はアルコールガスセンサーともいう)30を備える。
アルコールセンサー30のアルコール検知方式には、特に制限がなく、例えば半導体方式、電気化学方式(燃料電池方式ともいう)、接触燃焼方式、赤外線吸収方式等を使用可能である。半導体式センサーは、呼気中に含まれるアルコール成分との反応で発生する電気抵抗値の変化を利用するものである。電気化学式センサーは、呼気中に含まれるアルコール成分との反応で発生する電流値の変化を利用するものである。
測定者が呼気導入口10に呼気を通すと、アルコールセンサー30を設けた狭い室内のアルコール濃度が変化する。アルコールセンサー30で測定されたアルコール濃度は、マイクロコントローラー40に送られる。
本発明のアルコール検知器1は、CPU、ROM、RAM、周辺回路等を回路基板上に実装したマイクロコントローラー40(マイコンともいう)を備える。マイクロコントローラー40は、ROM等の記憶装置に記憶されている制御プログラム及び外部機器Xに搭載されるアプリケーションからの指令に基づいて動作する。
マイクロコントローラー40は、呼気センサー20から送られて来る呼気情報を、外部機器Xが簡易に扱えるようなデータ(呼気圧、呼気流量、呼気流速等)に演算し、外部機器Xへ送る。マイクロコントローラー40は、また、アルコールセンサー30から送られて来るアルコール濃度の測定情報を、外部機器Xが簡易に扱えるデータ(呼気1L中のエタノールアルコール濃度)に演算し、外部機器Xへ送る。
本発明の呼気アルコール検知器1は、スマートフォン(図3)、パソコン(PC)、タブレット、マイコン等の外部機器Xへと双方向通信するために、USBコネクタ(図3)、RS‐232C等の有線通信手段やBluetooth(登録商標)/Wi-fiモジュール(図3)等の無線通信手段からなるインターフェースモジュール70を備える。
インターフェースモジュール70は、本発明のアルコール検知器1から、上位側の外部機器Xへ、呼気情報やアルコール濃度を転送可能にする。インターフェースモジュールは、また、外部機器Xに搭載されたアプリケーションによって、呼気アルコール検知器1の制御を可能にする。
外部機器Xに搭載されたソフトウエアは、呼気センサー20で測定され、マイクロコントローラー40から送られて来る呼気情報(呼気圧(kPa)、呼気量、呼気流速)のデータを所定の規定値以上であるか否かを判断する。呼気センサー20が所定の規定値未満の呼気情報を検知したと外部機器Xが判断した場合には、マイクロコントローラー40へ警告手段に呼気情報が無効であることを測定者に知らせる警告を発するよう指令する。この判定結果を呼気アルコール検知器1にフィードバックすることで、アルコール濃度測定時の誤作動が回避される。
呼気情報が呼気圧の場合、呼気圧の規定値は、通常、3kPa以上でよく、4kPa以上が好ましく、特に好ましくは4.5kPa以上に設定される。呼気圧をこの範囲内に制御することにより、測定者による呼気の吹き込みを確実にとらえることができる。呼気圧が、所定の規定値を下回ると、大気中のアルコール雰囲気を検出し、正確な測定の妨害や誤動作につながる恐れがある。呼気圧の上限は特にないが、圧力センサー、アルコールセンサー等の機器の保守の観点から、通常、10kPa以下でよく、7kPa以下が好ましく、特に好ましくは5kPa以下である。
呼気センサー20が所定の規定値以上の呼気情報を検知したと外部機器Xが判断した場合、外部機器Xは、マイクロコントローラー40へアルコールセンサー30にアルコール濃度を測定させるよう指令する。
外部機器Xに搭載されたソフトウエアは、マイクロコントローラー40から送られて来るアルコール濃度を、所定の規定値との比較する処理を行う。
前記外部機器Xは、呼気情報及び/又はアルコール濃度が所定の範囲内にあるかの判定結果に基づいて、前記ブザーに確認音や警告音を発生させるタイミング及び期間を制御するコマンドをマイクロコントローラー40へ送信する。
本発明の呼気アルコール検知器1では、通常、アルコールセンサー30によるアルコール濃度測定に先立って、呼気センサー20により測定された呼気情報が所定の規定値にあるか否か判断する。アルコールセンサー30による呼気アルコール濃度測定と、呼気センサー20により測定された呼気情報の外部機器Xによる判定処理が同時であってもよい。その場合、呼気センサー20が所定の規定値以上の呼気を検知したら、アルコールセンサー30が検知した呼気中のアルコール濃度を有効なものとして取り扱い、一方、所定の規定値未満の呼気を検知したら、呼気中のアルコール濃度を無効なものとして取り扱う。
外部機器Xは、呼気センサー20で測定された呼気が規定値以上又は規定値以下に応じて、マイクロコントローラー40に、適宜、ブサーやスピーカー等の報知手段60にブザー音や音響データ(以下、ブザー音等という)に発生させる指令を送る。規定値以下でのブザー音等は、測定者に呼気を高めて再度測定させるよう警告することを意図する。規定値以上でのブザー音等は、アルコール濃度測定に十分な呼気があったことを測定者に報知することを意図する。
外部機器Xは、また、アルコールセンサー30で測定されたアルコール濃度が規定値以上又は規定値以下に応じて、マイクロコントローラー40に、適宜、報知手段60にブサー音等を発生させる指令を出す。規定値以上でのブサー音等は、測定者に飲酒、酩酊、泥酔等の状態を警告することを意図する。規定値以下でのブザー音等は、測定者に飲酒状態にないことを報知することを意図する。
本発明のアルコール検知器1の使用形態がハンディタイプの場合、報知手段60の発する確認音や警告音等によって、表示手段50を見なくとも呼気アルコールの測定状態や結果を把握することができる。
表示手段50は、測定された呼気圧等の呼気情報やアルコール濃度を検知器上に表示する。表示手段の具体例には、液晶ディスプレイ(LCD)、発光ダイオード(LED)等が挙げられる。呼気情報及び/又はアルコール濃度を複数の段階(例えば1~5段階)に等級付けして、そのステータスをカラーLEDランプの点滅やカラーLCDディスプレイに表示するようにしてもよい。
本発明のアルコール検知器1が具備するその他の構成を、以下に簡単に説明する。電源80のスイッチをONとして測定を開始するが、電源投入後、一定時間以内(例えば30秒以内)に呼気センサー20に規定値以上の呼気情報が負荷されない場合は、電源が自動的にOFFとなるようにする。これは電源の長寿命化に役立つ。
本発明の呼気アルコール検知器1は、使用後の速やかな再使用に供せられるように、呼気センサーやアルコールセンサーを設けた室内に残存する呼気を換気する手段としてファンとファン駆動モーターを備えてもよい。
次に、本発明の呼気アルコール検知器1の使用方法を、図4のフローチャートを用いて説明する。呼気アルコール検知器1は、呼気センサーとして圧力センサー、そして呼気情報として呼気圧を採用する。
まず、測定者が、呼気アルコール検知器1をインターフェースモジュール70のケーブルを介して上位側の外部機器X(スマートフォン)と接続する(S10)。この接続により、呼気アルコール検知器1と外部機器Xのアプリケーションとがリンクする。外部機器Xは、呼気アルコール検知器1から送られて来る呼気情報とアルコール濃度を判定するアプリケーションを備えている。
測定者が呼気アルコール検知器1の電源80のスイッチを押す。電源ONにより、ROMから呼気アルコール検知用プログラムがマイクロコントローラー40に読み込まれ、圧力センサー20及びアルコールセンサー30は、呼気導入のスタンバイ状態に移る。このとき、マイクロコントローラー40のタイマーが作動する(S11)。なお、S10と0S11の順序は逆であってもよい。
測定者が呼気導入口10を咥えて、呼気アルコール検知器1に息を吹き込む(S12)。
タイマー作動から規定時間内に測定者が呼気を吹き込み始めると、圧力センサー20は、吹き込まれた呼気を測定する(S13)。
マイクロコントローラー40は、圧力センサー20から送られて来る呼気情報を呼気圧のデータに演算し、外部機器Xへ送信する(S14)。
外部機器Xは、マイクロコントローラー40から送られて来る呼気圧の値が、一定時間内に所定の規定値以上に変化したか否かを判定する(S15)。
呼気圧が規定値以下であると外部機器Xによって判定された場合、外部機器Xは、測定者に呼気の増強を促すために、マイクロコントローラー40へ、ブザーに警告音を発生させるよう指令する。マイクロコントローラー40は、外部機器Xから指令を受信する(S16)。ブザーはマイクロコントローラー40からの指令を受けて警告音を発する。ブザー警告音の後、S12に戻って呼気の測定を繰り返す。
一方、呼気圧が規定値以上であると外部機器Xにより判定された場合、外部機器Xは、マイクロコントローラー40へ、アルコールセンサー30にアルコール濃度の測定させるよう指令する(S17)。マイクロコントローラー40は外部機器Xからの指令を受信する。
アルコールセンサー30は、マイクロコントローラー40からの指令に基づいて、アルコール濃度を測定して、マイクロコントローラー40へ送る(S18)。
マイクロコントローラー40は、アルコールセンサー30から送られて来るアルコール濃度の測定情報を、外部機器が簡易に扱えるデータ(呼気1L中のエタノールアルコール濃度、単位:mg/L)に演算し、外部機器Xへ送る(S19)。
外部機器Xは、マイクロコントローラー40から送られて来るアルコール濃度値が所定の規定値以下であるか否かを判定する(S20)。
アルコール濃度が規定値以下である外部機器により判定された場合、外部機器Xは、マイクロコントローラー40へ、ブザーに確認音を発生させるよう指令する。マイクロコントローラー40は外部機器Xからの指令を受信する(S21)。ブザーはマイクロコントローラー40からの指令を受けて確認音を発する。
一方、アルコール濃度値が規定値以上であると外部機器Xにより判定された場合、外部機器Xは、マイクロコントローラー40へ、ブザーに警告音を発生させるよう指令する。マイクロコントローラー40は外部機器Xからの指令を受信する(S22)。ブザーはマイクロコントローラー40からの指令を受けて警告音を発する。
外部機器Xは、マイクロコントローラー40へ、上記確認音又は警告音の指令とともに、LED/LCD等の表示手段50にアルコール濃度値を出力させるよう指令する。マイクロコントローラー40は、外部機器Xからの指令を受信する(S23)。
LED/LCD等の表示手段50がマイクロコントローラー40からの指令を受けてアルコール濃度を表示する(S24)。測定者が呼気アルコール検知器1の電源80のスィッチをOFFにすることにより測定が終了する。
本発明の呼気アルコール検知器の用途としては、例えば自動車、鉄道、航空機等のドライバー、運転士、操縦士、乗務員等の運転・操縦の防止である。本発明の呼気アルコール検知器は、外部機器Xが、呼気情報及びアルコール濃度の判定するアプリケーション以外に、適宜、搭載する様々なアプリケーションによって上記用途の利便性がさらに高まる。そのようなアプリケーションの具体例には、呼気情報及びアルコール濃度のデータベース化、測定者や管理者による測定データの管理(測定日時、測定者、呼気圧、アルコール濃度等の測定情報をデータベース化)、測定者の不正回避のための本人認証、所定値以上の呼気アルコール濃度の検出を受けて測定者の自動車等の運転機能の遮断(例えばドアロック、インターロック(エンジン始動不可)等)等を実行するソフトウエアが挙げられる。
1 呼気アルコール検知器
10 呼気導入口
20 呼気センサー(圧力センサー)
30 アルコールセンサー
40 マイクロコントローラー
50 表示手段(LCDディスプレイ)
60 報知手段(ブザー、LEDランプ)
70 インターフェースモジュール(USBコネクタ、Wi-fi/Bluetooth(登録商標)モジュール等)
80 電源
X 外部機器

Claims (7)

  1. 測定者が呼気を吹き込むための呼気導入口、
    前記呼気導入口から受け入れた呼気を測定する呼気センサー、
    前記呼気中のアルコール濃度を測定するアルコールセンサー、
    前記呼気センサーにより測定された呼気情報及び前記アルコールセンサーにより測定されたアルコール濃度を外部機器が扱えるデータに変換するマイクロコントローラー、及び、
    呼気情報及びアルコール濃度に関する前記データを外部機器に判定させるために前記外部機器へ転送するインターフェースモジュール
    を備えた呼気アルコール検知器であって、
    前記マイクロコントローラーは、前記外部機器からの呼気情報及びアルコール濃度に関する前記データの判定に基づいた指令に従ってアルコール検知器を制御することを特徴とする、前記呼気アルコール検知器。
  2. 前記外部機器は、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、又はスマートフォンである、請求項1に記載の呼気アルコール検知器。
  3. 前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えると前記外部機器が判定した場合、その情報を前記マイクロコントローラーが受けて前記アルコールセンサーに前記測定者の呼気中のアルコール濃度を検知させることを特徴とする、請求項1又は2に記載の呼気アルコール検知器。
  4. 前記呼気センサーが圧力センサーである、請求項1~3のいずれかに記載の呼気アルコール検知器。
  5. さらに、報知手段を備え、
    前記呼気センサーにより測定された呼気情報が所定の規定値を超えていないと前記外部機器が判定した場合に、その情報を前記マイクロコントローラーが受けて前記報知手段に警告を発生させることを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載の呼気アルコール検知器。
  6. 前記報知手段は、ブザー、LED及びLCDの少なくとも一種である、請求項5に記載の呼気アルコール検器。
  7. 前記インターフェースモジュールは、無線通信手段用及び/又は有線通信手段用である、請求項1~6のいずれかに記載の呼気アルコール検知器。
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