WO2017158846A1 - 呼気ガス検出装置及び呼気ガス検出方法 - Google Patents

呼気ガス検出装置及び呼気ガス検出方法 Download PDF

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WO2017158846A1
WO2017158846A1 PCT/JP2016/058848 JP2016058848W WO2017158846A1 WO 2017158846 A1 WO2017158846 A1 WO 2017158846A1 JP 2016058848 W JP2016058848 W JP 2016058848W WO 2017158846 A1 WO2017158846 A1 WO 2017158846A1
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gas detection
water vapor
gas
sensor
detection device
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PCT/JP2016/058848
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裕紀 若菜
益義 山田
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株式会社日立製作所
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • G01N33/4975—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath other than oxygen, carbon dioxide or alcohol, e.g. organic vapours

Definitions

  • the present invention relates to a technique of an expiration gas detection device and an expiration gas detection method for analyzing expiration.
  • Patent Document 1 is disclosed as a technique for preventing drunk driving.
  • the alcohol detector disclosed in Patent Document 1 includes an “alcohol detection unit 10 having an alcohol detection electrode, a first reference electrode, and an oxygen ion conductive first solid electrolyte layer, and selectively detecting alcohol in exhaled breath.
  • it is an alcohol detector 1 including a determination unit 5 that determines whether or not the exhalation is normally measured ”(see abstract).
  • the conventional breath detection apparatus does not have a sensor abnormal state detection function at the time of activation, and it is necessary to remove the abnormality when an abnormality is detected.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an object of the present invention is to accurately determine whether or not the introduced outside air is a person's exhalation.
  • the present invention provides a water vapor detection element that detects whether or not it has saturated water vapor by being exposed to the outside air, a gas detection element that measures the concentration of gas contained in the external air, and An analysis unit that analyzes the signal output from the water vapor detection element and the signal output from the gas detection element; and an output unit that outputs a result analyzed by the analysis unit, , With respect to the outside air, based on whether or not the signal value of the water vapor detection element exceeds a first threshold value and the signal value of the gas detection element exceeds a second threshold value, It is characterized by determining whether or not.
  • Other solutions will be described in the embodiments.
  • FIG. (1) which shows another example of the installation position of the heater of the water vapor
  • FIG. (2) which shows another example of the installation position of the heater of the water vapor
  • FIG. (2) which shows another example of the installation position of the heater of the water vapor
  • FIG. (2) which shows another example of the installation position of the heater of the water vapor
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an exhalation detection device according to the present embodiment.
  • the breath detection apparatus A1 has a configuration in which a water vapor sensor (water vapor detection sensor) 1, a gas sensor (gas detection sensor) 2, and a temperature sensor (temperature detection element) 3 are installed on a substrate 5.
  • the water vapor sensor 1 detects whether or not the introduced outside air is saturated water vapor.
  • the water vapor sensor 1 will be described later.
  • the gas sensor 2 measures the gas contained in the introduced outside air.
  • the gas sensor 2 will be described later.
  • the temperature sensor 3 measures the temperature of the substrate 5 (substrate temperature). It can be said that the temperature of the substrate 5 is substantially the same as the temperature of the water vapor sensor 1 and the gas sensor 2.
  • FIG. 2A and 2B are diagrams showing the structure of the water vapor sensor according to the present embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic diagram showing the principle of the water vapor sensor
  • FIG. 2B is a schematic top view of the water vapor sensor.
  • the water vapor sensor 1 is connected to an AC power source 14, an application electrode 11 to which an applied voltage Vi is applied by the AC power source 14, and a detection electrode 12 that detects a potential Vo when detecting water vapor.
  • an insulating portion 13 is a hydrophilic insulator provided on the substrate 15, and specifically, at least the surface thereof is made of an oxide such as an insulating metal oxide. Note that the shape of the insulating portion 13 does not have to be substantially plate-shaped.
  • an insulating portion 13 is interposed between the detection electrode 12 and the application electrode 11.
  • the insulating part 13 has an uneven structure.
  • a heater 16 is embedded in the substrate 15 of the water vapor sensor 1. As shown in FIG. 2B, the heater 16 is installed so as to pass between the application electrode 11 and the detection electrode 12. Incidentally, the heater 16 is not shown in FIG.
  • FIG. 3A is a schematic diagram illustrating the principle of the water vapor sensor before adhesion of water vapor
  • FIG. It is an equivalent circuit of the water vapor sensor before adhesion
  • (c) is a schematic diagram showing the principle of the water vapor sensor after adhesion of water vapor
  • (d) is an equivalent circuit of the water vapor sensor after adhesion of water vapor.
  • 3A and 3C are the same as those shown in FIG. 2A, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
  • the detection electrode 12 and the application electrode 11 are connected to each other by the insulating portion 13, so that the detection electrode 12 and the application electrode 11 are energized. Not. Accordingly, an AC voltage is applied to the application electrode 11, but no voltage is detected from the detection electrode 12.
  • the water molecules 101 adhere (condense) to the insulating portion 13 as shown in FIG.
  • the detection electrode 12 and the application electrode 11 are energized using the water molecule 101 as a path.
  • the voltage applied from the detection electrode 12 to the application electrode 11 is detected (output).
  • the water vapor sensor 1 detects water vapor based on the detected (output) voltage.
  • the capacitor C ⁇ b> 1 is a capacitor showing the insulating portion 13. Since the distance between the detection electrode 12 and the application electrode 11 is sufficiently large, the capacitance of the capacitor C1 has a small value ( ⁇ 1). Therefore, the capacitive reactance of the equivalent circuit 111a shown in FIG. 3B has a large value, and the detection electrode 12 and the application electrode 11 are hardly energized.
  • the circuit constituted by the capacitor Ca and the resistor Ra is an atmospheric equivalent circuit.
  • the equivalent circuit 111a shown in FIG. 3B becomes an equivalent circuit 111b shown in FIG.
  • a circuit 112 indicated by a resistor Rb and a capacitor C2 is an equivalent circuit of the water molecule 101.
  • FIG. 3C when water vapor (water molecules 101) adheres to the insulating portion 13, a resistance Rb and a capacitor C2 derived from the water molecules 101 are generated as shown in FIG. The impedance changes (decreases) by Rb and the capacitor C2. As a result, the detection electrode 12 and the application electrode 11 are energized, and the voltage can be detected from the detection electrode 12.
  • the response can be improved by detecting the water vapor in the expiration using the impedance change of the water vapor sensor 1 caused by the water vapor (water molecules 101) adhering to the insulating portion 13. Note that when the amount of water molecules 101 attached increases, the impedance of the equivalent circuit 112 decreases.
  • the detection electrode 12 and the application electrode 11 have a comb-like shape.
  • the detection electrode 12 and the application electrode 11 are disposed on the insulating portion 13 so as to be opposed to each other with their comb teeth engaged with each other. By doing in this way, the area of a water vapor adhesion part (reaction site) can be enlarged.
  • a general humidity sensor is intended to measure humidity in the air.
  • the water vapor sensor 1 according to the present embodiment is intended for detection of exhaled air in a high humidity (substantially saturated state). Therefore, it does not aim to measure the amount of water vapor in the air, but only needs to be able to detect high humidity air (exhaled air).
  • the water vapor sensor 1 according to the present embodiment has a configuration in which an insulating portion 13 is interposed between the detection electrode 12 and the application electrode 11 as shown in FIG. And as shown in FIG.3 (c), when the water molecule 101 contained in exhalation adheres to the insulating part 13, electricity is performed by using this water molecule 101 as a path. Thereby, the output voltage is detected by the detection electrode 12. Therefore, the water vapor sensor 1 according to the present embodiment only needs to have the insulating portion 13 that is wide enough to allow the water molecules 101 to adhere to the water vapor sensor 1, and can achieve downsizing.
  • the output voltage is substantially 0 before the water vapor (water molecules 101) adheres to the insulating portion 13, whereas the output voltage becomes substantially Vi (applied voltage) after the water vapor (water molecules 101) adheres. be able to. Thereby, an excellent S / N (Signal / Noise) ratio can be realized.
  • the surface of the insulating portion 13 has an uneven structure.
  • the surface area of the insulating part 13 can increase the surface area of the insulating part 13 because the surface of the insulating part 13 has irregularities. That is, since the surface of the insulating portion 13 has irregularities, more water molecules 101 can be attached, the output voltage can be increased, and high sensitivity can be achieved.
  • the insulating part 13 is made of at least a surface made of a highly hydrophilic oxide (metal oxide), water vapor can be easily attached.
  • FIG. 4 and 5 are diagrams illustrating another example of the installation position of the heater of the water vapor sensor according to the present embodiment.
  • FIG.4 and FIG.5 the cross-sectional schematic diagram of the water vapor
  • the heater 16 is installed in the substrate 15 so as to cover the space between the application electrode 11 and the detection electrode 12. If it is the structure which can evaporate the water
  • a plate-like heater 16a may be provided near the center in the substrate 15 of the water vapor sensor 1a.
  • a plate-like heater 16b may be provided over substantially the entire interior of the substrate 15 of the water vapor sensor 1b.
  • the water vapor sensor 1 in the present embodiment has a configuration as shown in FIGS. 2 to 5, the heater 16 that can determine whether or not moisture has adhered and evaporates the adhered moisture. If it is provided, the configuration as shown in FIGS. 2 to 5 is not necessary.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a gas sensor according to the present embodiment.
  • the gas sensor 2 includes an ethanol sensor 21, a hydrogen sensor 22, and an acetaldehyde sensor 23.
  • Each of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23 is provided with heaters 24a to 24c (24).
  • the gas sensor 2 since the gas sensor 2 includes the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23, it is possible to determine whether or not alcohol is consumed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the breath measurement system according to the present embodiment.
  • the expiration measurement system Z has an expiration gas detection device A2 and a portable device A3 such as a smartphone.
  • the expiratory gas detection device A2 is large enough to be held by a person with one hand, and includes a display device (output unit) 31, an indicator (output unit) 32, and an introduction unit 33 provided in the housing 30. have.
  • the user introduces exhaled air (outside air) from the introducing unit 33 into the exhaled gas detection device A2.
  • exhaled air is blown to the exhalation detecting device A1 provided inside the exhaled gas detecting device A2.
  • the exhalation gas detection device A2 performs a threshold value changing process, a gas sensor initialization process, a false detection prevention process, and the like as will be described later, and then determines whether or not the introduced outside air (gas) is a person's exhalation. . Then, the expired gas detection device A2 displays information such as the measured gas concentration on the display device 31.
  • the indicator 32 displays the introduced exhalation amount (exhalation introduction amount).
  • the indicator 32 displays the peak intensity of the output voltage output from the water vapor sensor 1.
  • the gas concentration is ethanol concentration, acetaldehyde concentration, hydrogen concentration, or the like.
  • the display device 31 displays a determination result as to whether or not the introduced outside air (gas) is human breath and the measured alcohol concentration (ethanol concentration). Furthermore, the expiration gas detection device A2 calculates a drivable time that is a time for the alcohol concentration (ethanol concentration) to fall to a drivable level, and transmits the calculated drivable time and the like to the portable device A3.
  • the portable device A3 is a device owned by the user, and displays information such as the transmitted drivable time. It should be noted that a display such as the operable time may be displayed on the expiration gas detection device A2.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the expired gas detection device according to the present embodiment.
  • the expiratory gas detection device A2a shown in FIG. 8 includes a speaker (output unit) 32a instead of the indicator 32 in FIG.
  • the exhalation introduction intensity is indicated by sound.
  • the exhalation introduction strength is weak, a low sound or a low sound is emitted, and as the exhalation introduction intensity increases, the sound increases or a high sound is emitted.
  • the inhalation intensity of the exhalation is based on the magnitude of the output voltage of the water vapor sensor 1, and is proportional to the exhalation introduction amount. Also, when the exhalation intensity is weak, the interval between sound sounds is small, and as the exhalation intensity increases, the interval between sound sounds becomes large. May be.
  • the expiratory introduction amount is displayed and indicated by sound, so that the usability is improved.
  • the user can check whether or not exhaled breath required for alcohol (ethanol) detection has been introduced into the exhaled gas detecting devices A2 and A2a.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an outline of processing in the present embodiment. Reference is made to FIGS. 2 and 6 as appropriate.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates output voltage (arbitrary unit).
  • the output voltage is the output of the water vapor sensor 1, the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23.
  • the output of the water vapor sensor 1 is a pulsating flow or an alternating current.
  • Reference numeral 101 denotes a waveform indicating the output voltage of the water vapor sensor 1. As described above, since an AC voltage is applied to the water vapor sensor 1, its output also has an AC waveform.
  • the threshold value Ts1 (fourth threshold value) is a threshold value used in the dew condensation avoidance process described later, and moisture does not enter the insulating portion 13 of the water vapor sensor 1 due to dew condensation or the like even though exhalation is not introduced. It is a threshold value for determining whether or not the material adheres.
  • the threshold value Ts2 (first threshold value) is a threshold value for determining whether or not exhalation is sufficiently introduced into the exhalation gas detection device A2.
  • Reference numeral 102 is a waveform indicating the output voltage of the ethanol sensor 21
  • reference numeral 103 is a waveform indicating the output voltage of the acetaldehyde sensor 23
  • reference numeral 104 is a waveform indicating the output voltage of the hydrogen sensor 22.
  • threshold value Te, Ta, Th (2nd threshold value) is set with respect to each output voltage of these gas sensors 2.
  • the threshold Ta is a threshold for the output voltage of the acetaldehyde sensor 23.
  • the threshold Th is a threshold for the output voltage of the hydrogen sensor 22.
  • These threshold values Te, Ta, and Th are threshold values for determining whether or not the outside air introduced into the expiration gas detection device A2 is human expiration.
  • the threshold values Te, Ta, Th are set low enough to detect the output voltages of the ethanol sensor 21, the acetaldehyde sensor 23, and the hydrogen sensor 22 even when not drinking.
  • Te, Ta, and Th for the output voltage of each gas sensor 2, it is possible to distinguish from the outside air that only contains water vapor, and to prevent spoofing.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the expired gas detection device according to the present embodiment.
  • the expiration gas detection device A2 includes an expiration detection device A1, A / D (Analog / Digital) converters 301a and 301b, a measurement control device 400, an analysis device (analysis unit) 500, a transmission device 601, and a storage device. 602 and an output device (output unit) 603.
  • the breath detection device A1, A / D (Analog / Digital) converters 301a and 301b, the measurement control device 400, the analysis device 500, the transmission device 601, and the storage device 602 are all in the housing 30 (see FIG. 7). ).
  • the exhalation detection device A1 includes a water vapor sensor 1 and a gas sensor 2. Since these have already been described with reference to FIGS. 1 to 9, description thereof will be omitted here.
  • the measurement control device 400 converts the frequency of the AC power supply 14 (see FIG. 1) and outputs it.
  • the breath detection device A1 converts analog signals input from the water vapor sensor 1 and the gas sensor 2 into digital signals by A / D (Analog / Digital) converters 301a and 301b and outputs the digital signals to the analysis device 500.
  • a / D Analog / Digital
  • the analysis apparatus 500 acquires the output voltage from the water vapor sensor 1 in the breath detection apparatus A1 and also acquires the output voltage from the gas sensor 2. Then, the analysis apparatus 500 determines whether or not the introduced outside air (gas) is human exhalation based on the output voltage acquired from the water vapor sensor 1, the output voltage acquired from the gas sensor 2, and the like. Analyze the gas content in the inside.
  • the analysis device 500 acquires the output voltage and the output voltage from the breath detection device A1, but not limited to this, the measurement control device 400 acquires the output voltage and the output voltage from the breath detection device A1. Then, the output voltage and the output voltage acquired to the analysis apparatus 500 may be passed.
  • the storage device 602 holds the output voltage acquired by the analysis device 500 from the water vapor sensor 1 and the output voltage acquired from the gas sensor 2 together with the inspection time, and holds the analysis result by the analysis device 500.
  • the transmission device 601 transmits the analysis result obtained by the analysis device 500 to the portable device A3 (see FIG. 7).
  • the output device 603 is the display device 31 in FIG. 7, the indicator 32, the speaker 32a in FIG.
  • FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the measurement control device according to the present embodiment.
  • the measurement control device 400 includes a memory 401, a CPU (Central Processing Unit) 402, an input device 403, an AC / AC inverter circuit 404, an AC terminal 405, an AC / DC converter circuit 406, and a DC terminal 407.
  • the control unit 411 is embodied in the memory 401 by executing the program by the CPU 402.
  • the control unit 411 sends an instruction to the AC / AC inverter circuit 404 and the like based on information input via the input device 403.
  • the input device 403 is a button or the like (not shown) provided in the housing 30 (see FIGS. 7 and 8) of the expired gas detection device A2.
  • the user can adjust the frequency and voltage of the AC voltage output from the AC terminal 405 by operating the input device 403.
  • the frequency and output voltage of the water vapor sensor 1 connected to the AC terminal 405 can be adjusted.
  • the voltage output from the AC terminal 405 can be increased.
  • the frequency can be adjusted to be high.
  • the AC / AC inverter circuit 404 converts the frequency and voltage of the AC voltage input from the AC power supply 14 based on the instruction sent from the control unit 411, and outputs it to the AC terminal 405.
  • the water vapor sensor 1 is connected to the AC terminal 405.
  • the AC / DC converter circuit 406 converts the voltage of the AC voltage input from the AC power supply 14 based on the instruction sent from the control unit 411, further converts the AC current into a DC current, and converts the DC current into the DC terminal 407. Output to.
  • the gas sensor 2 is connected to the DC terminal 407.
  • the configuration of the measurement control device 400 illustrated in FIG. 11 is an example, and is not limited to the configuration illustrated in FIG.
  • an AC signal AC voltage
  • FIG. 12 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the analysis apparatus according to the present embodiment.
  • the analysis device 500 includes a memory 501, a CPU 502, a storage device 505, and the like.
  • the memory 501 is loaded with a program stored in the storage device 505 and executed by the CPU 502, whereby the processing unit 511, the threshold value changing unit 512 that forms the processing unit 511, the dew condensation avoiding unit 513, and the gas sensor initialization unit. 514, a false detection prevention unit 515, a gas concentration calculation unit 516, a drinking determination unit 517, a drivable time calculation unit 518, an output processing unit 519, and a transmission processing unit 520 are embodied.
  • the threshold value changing unit 512 changes the threshold value Ts2 according to the substrate temperature of the water vapor sensor 1.
  • the dew condensation avoiding unit 513 determines whether or not there is energization due to dew condensation or the like after the expiration gas detection device A2 is powered on. And when there exists electricity by dew condensation etc., dew condensation avoiding part 513 evaporates the moisture resulting from dew condensation etc. by turning on heater 16 with which water vapor sensor 1 is provided, and warming substrate 15 (refer to Drawing 2). Let Although the water vapor sensor 1 is heated by the heater 16, since the temperature of the water vapor sensor 1 is lowered by introducing a large amount of exhaled air, the influence of the heating by the heater 16 need not be considered.
  • the gas sensor initialize unit 514 determines whether or not there is energization due to gas adhering to the gas sensor 2 after the expiration gas detection device A2 is powered on. When there is energization due to gas adhering or the like, the gas sensor initialize unit 514 turns on the heater 24 provided in the gas sensor 2 to remove the gas.
  • the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23 constituting the gas sensor 2 are heated by heaters 24a to 24c. However, if the sensor is a catalytic combustion type, a new ceramic type, or a thermal particle type type, The impact need not be taken into account.
  • the false detection prevention unit 515 determines whether or not the output voltages obtained from both the water vapor sensor 1 and the gas sensor 2 exceed the threshold value, so that the outside air (gas) introduced into the expiratory gas detection device A2 is determined. Determines whether or not the person is exhaling. Based on the output of the gas sensor 2, the gas concentration calculation unit 516 calculates the concentration of gas (ethanol or the like) contained in the outside air introduced into the expiration gas detection device A2. The drinking determination unit 517 determines whether the user is drinking based on the concentration of gas contained in the outside air calculated by the gas concentration calculation unit 516. The drivable time calculation unit 518 calculates a drivable time, which is a time for the alcohol concentration (ethanol concentration) to fall to a drivable level based on the gas concentration in the outside air calculated by the gas concentration calculation unit 516.
  • the output processing unit 519 outputs information from the output device 603 (see FIG. 10) or the like.
  • the transmission processing unit 520 transmits information to the portable device A3 via the transmission / reception device.
  • the expiration detection device A1, the A / D converters 301a and 301b, the measurement control device 400, the analysis device 500, the transmission device 601, and the storage device 602 are one expiration gas detection device A2.
  • the present invention is not limited to this.
  • the expiration detection device A1, A / D converters 301a and 301b, and the measurement control device 400 are provided in the expiration gas detection device A2, and the analysis device 500, the transmission device 601, and the storage device 602 include, for example, A server or the like installed in the analysis center may be provided.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of the breath detection system according to the present embodiment.
  • the threshold changing unit 512 performs a threshold changing process (S102).
  • the threshold value changing process will be described later.
  • the condensation avoiding unit 513 performs the condensation avoiding process (S103). Condensation avoidance processing will be described later.
  • the gas sensor initialization part 514 performs a gas sensor initialization process (S104). The gas sensor initialization process will be described later. Note that the processing of steps S102 to S104 may not be performed in this order.
  • the false detection prevention unit 515 performs false detection prevention processing (S105). In this erroneous detection prevention process, it is determined whether or not the outside air introduced into the expiration gas detection device A2 is human expiration. The false detection prevention process will be described later. And the gas concentration calculation part 516 was introduced based on the output voltage acquired from the gas sensor 2 (the ethanol sensor 21, the acetaldehyde sensor 23, and the hydrogen sensor 22) in the outside air (expired air) introduced during the process of step S105. A gas concentration calculation process for calculating the gas concentration in the outside air is performed (S111). Here, as described above, the gas concentration is an ethanol concentration, an acetaldehyde concentration, and a hydrogen concentration.
  • the gas concentration calculation unit 516 performs an equilibrium based on the current gas concentration and a calibration curve indicating the relationship between the gas concentration of each gas (ethanol, acetaldehyde, and hydrogen) known in advance and the output voltage of the gas sensor 2. The gas concentration when the state is reached is calculated. Note that the gas concentration calculation method is not limited to this method.
  • the drinking determination unit 517 determines whether or not the ethanol concentration Ce calculated in step S111 is equal to or greater than the reference value Cs (third threshold) (Ce ⁇ Cs) (S121).
  • the value of the reference value Cs is, for example, 40 ppm including suspected drinking.
  • the reference value Cs can be arbitrarily determined by the user based on the safety standards of the country and automobile manufacturers. Therefore, a reference value other than the reference value Cs based on the ethanol concentration may be added to the determination in step S121.
  • the drinking determination unit 517 determines that the user is not drinking (S122), and proceeds to step S125.
  • step S121 when the ethanol concentration is equal to or higher than the reference value Cs (S121 ⁇ Yes), the drinking determination unit 517 determines that the user is drinking (S123). Then, the operable time calculation unit 518 calculates the operable time based on the gas concentration calculated in step S111 (S124), and advances the process to step S125.
  • the operable time is the time for the ethanol concentration (alcohol concentration) to drop to a operable level, as described above.
  • the operable time calculation unit 518 calculates the operable time based on the ethanol concentration decrease curve stored in the storage device 505.
  • step S ⁇ b> 125 the output processing unit 519 causes the output device 603 to output the result of step S ⁇ b> 121, information on the operation possible time, and the like.
  • the output device 603 determines that the user is drinking
  • the output device 603 displays on the display device 31 that the user is drinking, issues a buzzer from the speaker 32a, or notifies the user by voice.
  • an LED light (not shown)
  • light may be blinked or red light may be lit.
  • the output processing unit 519 does not need to output anything when it is determined that the user has not drunk, but notifies the user that he / she has not drunk, or emits green light from an LED light (not shown). It may be turned on to notify that the user has determined that he is not drinking.
  • the transmission processing unit 520 transmits the drivable time and the like to the user's portable device A3 via the transmission / reception device (S126), and the portable device A3 displays the drivable time on the display unit (S127).
  • the drivable time is calculated, and the drivable time is displayed on the portable device A3, so that the user can easily check how much the drivable is possible.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a detailed processing procedure of the threshold value changing process (S102 in FIG. 13).
  • the temperature sensor 3 acquires the substrate temperature of the breath detection device A1 (S201).
  • the threshold value Ts2 in the water vapor sensor 1 is changed based on the substrate temperature acquired by the threshold value changing unit 512 (S202).
  • the threshold value changing process may be performed at any timing before the detection of expiration.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a temperature-threshold correspondence graph according to the present embodiment.
  • the horizontal axis indicates the temperature
  • the vertical axis indicates the threshold value Ts2.
  • the temperature-threshold correspondence graph is set so that the threshold value decreases as the substrate temperature increases. This is because, if the substrate temperature is low, the moisture in the exhalation easily adheres to the insulating part 13 of the water vapor sensor 1, so that the threshold value Ts2 is increased, and if the substrate temperature is high, the moisture in the exhalation becomes the insulating part 13 of the water vapor sensor 1. Since it is difficult to adhere, the threshold value Ts2 is lowered.
  • the threshold value changing unit 512 refers to the temperature-threshold correspondence graph using the substrate temperature acquired in step S201 as a key, and acquires the threshold value Ts2.
  • the threshold value changing unit 512 performs the threshold value changing process, whereby the optimum threshold value Ts2 for the current substrate temperature in the breath detection device A1 can be set.
  • FIG. 16 is a flowchart showing detailed processing of the condensation avoidance processing (S103 in FIG. 13) according to the present embodiment.
  • the dew condensation avoiding unit 513 determines whether or not the current output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than a threshold Ts1 (fourth threshold) (Vs ⁇ Ts1) (S301). That is, the dew condensation avoiding unit 513 determines whether or not the water vapor sensor 1 is not reacting even though outside air (exhalation) is not introduced.
  • the water vapor sensor 1 may be condensed as a cause of the reaction of the water vapor sensor 1 even when outside air (exhalation) is not introduced.
  • the value of the threshold Ts1 is, for example, 0.9 V (not limited to this value) when the center of the output amplitude of the water vapor sensor 1 is 0.75 V.
  • the dew condensation avoiding unit 513 turns off the heater 16 of the water vapor sensor 1 (S311), and the processing unit 511 performs gas sensor initialization processing ( The process returns to S104) of FIG.
  • the dew condensation avoiding unit 513 keeps the heater 16 in an off state.
  • step S301 when the output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than the threshold Ts1 (S301 ⁇ Yes), the dew condensation avoiding unit 513 turns on the heater 16 of the water vapor sensor 1 (S302). By doing so, the dew condensation adhering to the water vapor sensor 1 is evaporated. Thereafter, the dew condensation avoiding unit 513 determines whether or not a predetermined time has elapsed (S303). The predetermined time is, for example, 1 minute (not limited to this value). As a result of step S303, when the predetermined time has not elapsed (S303 ⁇ No), the dew condensation avoiding unit 513 returns the process to step S303.
  • the predetermined time is, for example, 1 minute (not limited to this value).
  • step S303 when the predetermined time has elapsed (S303 ⁇ Yes), the dew condensation avoiding unit 513 again determines whether or not the current output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than the threshold Ts1 (Vs ⁇ Ts1). Determination is made (S304).
  • the dew condensation avoiding unit 513 determines whether the dew condensation adhering to the water vapor sensor 1 has evaporated normally.
  • the value of the threshold Ts1 is, for example, 0.9 V (not limited to this value) when the center of the output amplitude of the water vapor sensor 1 is 0.75 V.
  • step S304 when the output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is less than the threshold value Ts1 (S304 ⁇ No), the dew condensation avoiding unit 513 determines that the dew condensation has normally evaporated, and turns off the heater 16 (S311).
  • the processing unit 511 returns the process to the gas sensor initialization process (S104 in FIG. 13).
  • the dew condensation avoiding unit 513 has a substrate temperature measured by the temperature sensor 3 of 25 ° C. or less (substrate temperature ⁇ 25 ° C.). It is determined whether or not (S305).
  • the reason why the temperature is set to 25 ° C. is that condensation does not occur at 25 ° C. or higher.
  • the determination reference temperature need not be limited to 25 ° C. depending on the use environment, and the user can arbitrarily determine the determination reference temperature.
  • step S305 when the substrate temperature is 25 ° C. or lower (S305 ⁇ Yes), the dew condensation avoiding unit 513 returns the process to step S303.
  • step S305 when the substrate temperature is higher than 25 ° C. (S305 ⁇ No), the dew condensation avoiding unit 513 determines that the water vapor sensor 1 has failed or is in a wet state. Then, the output processing unit 519 displays an error on the display device 31 (S306) and ends the process.
  • the expiration gas detection device A2 After the activation of the expiration gas detection device A2, before the introduction of the outside air (expiration), by determining whether or not the current output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than the threshold value Ts1, the expiration gas detection device A2 It is possible to prevent erroneous detection due to moisture derived from condensation or the like adhering to the water vapor sensor 1. Further, when the current output voltage Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than the threshold value Ts1 before the introduction of outside air (exhalation), the exhalation gas detection device A2 is turned on by the water vapor sensor by dew condensation or the like by turning on the heater 16 for a predetermined time. Since the water adhering to 1 can be evaporated, malfunction can be prevented.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a detailed processing procedure of the gas sensor initialization process (S104 in FIG. 13) according to the present embodiment.
  • the gas sensor initialization unit 514 turns on the heater 24 (see FIG. 6) provided in the gas sensor 2 (S401).
  • the gas sensor initialize unit 514 acquires the current output voltage VG1 from the gas sensor 2 (S402).
  • the output voltage VG1 includes the output voltage of the ethanol sensor 21, the output voltage of the acetaldehyde sensor 23, and the output voltage of the hydrogen sensor 22.
  • the gas sensor initialization unit 514 determines whether or not the output voltage VG1 acquired in step S402 is equal to or higher than a predetermined threshold TG (fifth threshold) (VG1 ⁇ TG) (S403).
  • a predetermined threshold TG frifth threshold
  • the output voltage VG1 of the gas sensor 2 is equal to or higher than the threshold TG means that the output voltage of the ethanol sensor 21 is equal to or higher than the threshold Te1
  • the output voltage of the acetaldehyde sensor 23 is equal to or higher than the threshold Ta1
  • the output voltage is equal to or higher than the threshold Th1.
  • These threshold values Te1, Ta1, and Th1 are threshold values that can determine whether or not gas is attached to each gas sensor 2, and may be the same as the threshold values Te, Ta, and Th shown in FIG.
  • the threshold value Te, Ta, or Th may be lower than the threshold value Te.
  • the gas sensor initialize unit 514 causes the gas sensor 2 to adhere to the gas sensor 2 according to the same logic as in the determination of whether or not the outside air introduced in step S522 of FIG. It is determined whether or not.
  • step S403 when the output voltage VG1 is equal to or higher than the predetermined threshold TG (S403 ⁇ Yes), the gas sensor initialization unit 514 determines whether or not a predetermined time has elapsed (S404).
  • the predetermined time is, for example, 1 minute (not limited to this value). Thus, by waiting for a predetermined time, it waits for the gas sensor 2 to be warmed by the heater 24.
  • Step S404 when the predetermined time has not elapsed (S404 ⁇ No), the gas sensor initialization unit 514 returns the process to Step S404.
  • step S404 when the predetermined time has elapsed (S404 ⁇ Yes), the gas sensor initialization unit 514 acquires the current output voltage VG2 from the gas sensor 2 (S411). Then, the gas sensor initialization unit 514 determines whether or not the output voltage VG2 acquired in step S411 is equal to or higher than a predetermined threshold TG (VG2 ⁇ TG) (S412).
  • the output voltage VG2 of the gas sensor 2 is equal to or higher than the threshold TG, as described above, the output voltage of the ethanol sensor 21 is equal to or higher than the threshold Te1, the output voltage of the acetaldehyde sensor 23 is equal to or higher than the threshold Ta1, and That is, the output voltage of the hydrogen sensor 22 is equal to or higher than the threshold value Th1.
  • step S412 if the output voltage VG2 is less than the predetermined threshold TG (S412 ⁇ No), the gas sensor initialization unit 514 determines that the attached gas has evaporated, and the processing unit 511 proceeds to step S105 in FIG. To return.
  • step S412 determines whether or not the value of VG1-VG2 is greater than 0 (VG1-VG2> 0). (S413). As a result of step S413, when the value of VG1-VG2 is 0 or less (S413 ⁇ No), the gas sensor initialization unit 514 does not change the output voltage of the gas sensor 2 even though the heater 24 is on. Or, it is determined that it is rising. In this case, the gas sensor initialization unit 514 determines that there is a possibility that the gas sensor 2 has failed.
  • the output processing unit 519 displays an error on the display device 31 to the effect that the gas sensor 2 may be broken (S414), and ends the process. If the value of VG1-VG2 is greater than 0 as a result of step S413 (S413 ⁇ Yes), the gas sensor initialize unit 514 returns the process to step S402 because the output voltage of the gas sensor 2 is decreasing smoothly.
  • Various gases may be adsorbed to the gas sensor 2 that has been used for a long period of time.
  • the expiratory gas detection device A2 determines whether or not the current output voltages VG1, VG2 of the gas sensor 2 are equal to or higher than the threshold value TG before introducing outside air (exhalation). It is possible to prevent erroneous detection due to the fact that gas is adsorbed on the surface. Further, the exhaled gas detection device A2 regards the gas sensor 2 that is outputting gas as being adsorbed even though no outside air (exhalation) is introduced, and is heated by the heater 24. The adsorbed gas can be evaporated.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a detailed processing procedure of the erroneous detection preventing process (S105 in FIG. 13) according to the present embodiment.
  • the output processing unit 519 outputs an output prompting the user to introduce exhalation via the output device 603 (display device 31) (S501), and outside air (exhalation) is introduced from the introducing unit 33 (S502).
  • the output processing unit 519 causes the output device 603 to output information related to the introduced exhalation introduction amount (S503).
  • the output is performed by a display by the indicator 32, a sound emitted from the speaker 32a, or the like.
  • the false detection prevention unit 515 acquires the output Vs of the water vapor sensor 1 (S511).
  • the false detection prevention unit 515 has an output Vs of the water vapor sensor 1 equal to or higher than a threshold value Ts2 (first threshold value) (Vs ⁇ Ts2) and RB (peak number ratio: sixth threshold value) ⁇ 80%. It is determined whether or not there is (S512).
  • the value of the threshold Ts2 is, for example, 1.4V (not limited to this value) when the maximum value of the output amplitude of the water vapor sensor 1 is 1.7V.
  • the value of RB is not limited to 80% or more, but may be other values or more.
  • the peak number ratio RB will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the output voltage of the water vapor sensor 1.
  • the output 201 of the water vapor sensor 1 has an alternating waveform. This is because the voltage input to the water vapor sensor 1 is an alternating voltage as shown in FIG.
  • t0 shown in FIG. 19 indicates the time when outside air (exhalation) is introduced. Then, a time when a predetermined time has elapsed from the introduction of the outside air (expired air) is defined as t1. Further, as shown in FIG. 19, a threshold value Ts2 is set.
  • step S512 when the output Vs of the water vapor sensor 1 is less than the threshold value Ts2 or RB ⁇ 80% (S512 ⁇ No), the false detection prevention unit 515 determines that the exhalation introduction amount (ie, exhalation intensity) is insufficient. In step S513, the process is returned to step S501 to prompt remeasurement of exhalation. As a result of step S512, when the output Vs of the steam sensor is equal to or greater than the threshold value Ts2 and RB ⁇ 80% (S512 ⁇ Yes), the false detection prevention unit 515 acquires the output voltage Vg of the gas sensor 2 (S521). ).
  • the output voltage Vg is an output voltage of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23.
  • the output voltage of the ethanol sensor 21 acquired here is Ve
  • the output voltage of the acetaldehyde sensor 23 is Va
  • the output voltage of the hydrogen sensor 22 is Vh.
  • the false detection prevention unit 515 determines whether or not the acquired output voltage Vg of the gas sensor 2 is equal to or higher than a predetermined threshold Tg (second threshold) (Vg ⁇ Tg) (S522).
  • the output voltage Vg of the gas sensor 2 is equal to or higher than the threshold Tg.
  • the output voltage of the ethanol sensor 21 is equal to or higher than the threshold Te (see FIG. 9), and the output voltage of the acetaldehyde sensor 23 is equal to the threshold Ta (see FIG. 9).
  • the output voltage of the hydrogen sensor 22 is equal to or higher than the threshold Th (see FIG. 9).
  • the determination in step S522 is that the output voltage of the ethanol sensor 21 is greater than or equal to the threshold Te, the output voltage of the acetaldehyde sensor 23 is greater than or equal to the threshold Ta, or the output voltage of the hydrogen sensor 22 is greater than or equal to the threshold Th. It is good as well.
  • the threshold values Te, Ta, and Th may be the same value.
  • step S522 when the output Vg of the ethanol sensor 21 is equal to or greater than the predetermined threshold Tg (S522 ⁇ Yes), the false detection prevention unit 515 determines that the introduced outside air is human exhalation (S523), The processing unit 511 returns the process to step S111 in FIG.
  • step S522 when the output Vg of the ethanol sensor 21 is less than the predetermined threshold Tg (S522 ⁇ No), the erroneous detection preventing unit 515 determines that the introduced outside air may not be a person's exhalation ( S524). Then, the false detection prevention unit 515 prompts re-measurement of exhalation by returning the process to step S501.
  • the false detection prevention unit 515 uses the same logic as the determination of whether or not gas is attached to the gas sensor 2 in step S403 of FIG. It is determined whether or not the person is exhaling.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of temporal changes in output voltages of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23.
  • reference numeral 251 indicates a time change of the output voltage of the ethanol sensor 21
  • reference numeral 252 indicates a time change of the output voltage of the acetaldehyde sensor 23
  • Reference numeral 253 indicates a change over time in the output voltage of the hydrogen sensor 22.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates output voltages (arbitrary units) of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of temporal changes in output voltages of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23.
  • reference numeral 251 indicates a time change of the output voltage of the ethanol sensor 21
  • reference numeral 252 indicates a time change of the output voltage of the acetaldehyde sensor 23
  • time t11 is the time when outside air (exhalation) introduction is started
  • time t12 is the time when outside air (expiration) introduction ends.
  • the output voltages 251 to 253 of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22 and the acetaldehyde sensor 23 begin to rise, and when the introduction of the outside air (expiration) is completed, It goes down over time.
  • a threshold Te for the output voltage 251 of the ethanol sensor 21, a threshold Ta for the output voltage 252 of the acetaldehyde sensor 23, and a threshold Th for the output voltage 253 of the hydrogen sensor 22 are provided.
  • the output voltage 251 of the ethanol sensor 21 is equal to or higher than a predetermined threshold Te
  • the output voltage 252 of the acetaldehyde sensor 23 is equal to or higher than a predetermined threshold Ta
  • the output voltage 253 of the hydrogen sensor 22 is predetermined. It is determined whether or not the introduced outside air is a person's exhalation by determining whether or not it is equal to or greater than the threshold value Th.
  • the threshold value Te for the output voltage 251 of the ethanol sensor 21, the threshold value Ta for the output voltage 252 of the acetaldehyde sensor 23, the threshold value Th for the output voltage 253 of the hydrogen sensor 22, and the like can be detected.
  • the threshold value Te for the output voltage 251 of the ethanol sensor 21, the threshold value Ta for the output voltage 252 of the acetaldehyde sensor 23, the threshold value Th for the output voltage 253 of the hydrogen sensor 22, and the like can be detected. By setting the value, it is possible to detect whether the introduced outside air is a person's exhalation.
  • the exhalation gas detection device A2 by performing a double check between the water vapor sensor 1 and the gas sensor 2, it is possible to improve the accuracy of the determination as to whether or not it is human exhalation.
  • the exhalation gas detection device A2 since the exhalation of a person is saturated water vapor with a humidity of 100% regardless of individual differences or physical condition, the exhalation gas detection device A2 according to this embodiment is accurate regardless of individual differences or physical condition. High exhalation determination can be performed.
  • the exhalation gas detection device A2 by performing the dew condensation avoidance process and the gas sensor initialization process, it is possible to detect an abnormality at the time of activation of the exhalation gas detection apparatus A2, and from the abnormality Can also be restored.
  • the humidity sensor measures humidity and thus has a slow response, so the outside air introduced into the exhalation gas detection device A2 is exhalation. It is difficult to instantaneously determine whether or not. Further, the humidity sensor has an upper limit of 80% to 90% of the measurable humidity, and is not suitable for detecting human breath that is saturated water vapor.
  • the expiration gas detection apparatus A2 which concerns on this embodiment will determine with having drunk if the alcohol concentration (ethanol concentration) based on the output of the gas sensor 2 is more than the reference value Cs in step S121 of FIG. Thus, it is possible to improve the accuracy of determining whether or not to drink alcohol. Further, as shown in step S512 of FIG. 18, the expiration gas detection device A2 determines whether or not the output Vs of the water vapor sensor 1 is equal to or higher than the threshold Ts2 (Vs ⁇ Ts2) and the peak number ratio RB ⁇ 80%. By determining whether or not, it is possible to improve the determination accuracy of whether or not the outside air is expiration.
  • the temperature is the substrate temperature of the breath detection device A1, but is not limited thereto.
  • the ambient temperature of the breath detection device A1 may be used, or the outside air temperature may be used.
  • the gas sensor 2 does not have to include all of the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23, and only needs to include at least one of them.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating another configuration example of the breath measurement system according to the present embodiment.
  • FIG. 21 shows an example in which the breath measurement system Za is provided in a vehicle.
  • the exhalation detection device A1 is installed in a steering wheel 701 provided with an introduction part 33a.
  • the steering 701 becomes the housing 30 (see FIG. 7).
  • the processing shown in FIGS. 13 to 18 is performed by the analysis device 500a installed in the vehicle. Since the configuration of the analysis apparatus 500a is the same as that of FIG. 20, description thereof is omitted here. Then, the processing result in the analysis device 500a is displayed on the display device 603a.
  • the content displayed on the display device 603a is the content displayed on the display device 31 of FIG. 7 or the content displayed on the portable device A3.
  • the expiration gas detection device A2 is used for determining whether or not alcohol is consumed during driving of the vehicle, but the use of the expiration gas detection device A2 is not limited thereto.
  • the expiration gas detection device A2 may be used for medical purposes.
  • the expiration gas may be measured at home by the expiration gas detection device A2, and the measurement value may be transmitted to the medical institution via the network, and the gas in the expiration may be analyzed in the medical institution.
  • a sensor other than the ethanol sensor 21, the hydrogen sensor 22, and the acetaldehyde sensor 23 may be used as the sensor included in the gas sensor 2.
  • the expiration gas detection apparatus A2 in this embodiment is provided with the expiration detection apparatus A1 (see FIG. 1) in the housing 30 (see FIG. 7), and the user introduces exhalation from the introduction unit 33 (see FIG. 7).
  • the present invention is not limited to this.
  • the user may blow the exhalation directly on the exhalation detection device A1 with the exhalation detection device A1 exposed.
  • the housing 30 may be provided with a lid, and when the user opens the lid, the exhalation detection device A1 is exposed, and the user may blow the exhalation on the exposed exhalation detection device A1.
  • this invention is not limited to above-described embodiment, Various modifications are included.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to having all the configurations described. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of the present embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing unit 511, each unit 512 to 520, each storage device 505, 602, etc. is realized by hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit. Also good. Also, as shown in FIG. 12, the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by a processor such as a CPU. Information such as programs, tables, and files for realizing each function is stored in the storage device 505 as shown in FIG. 12, as well as a memory, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or an IC (Integrated).
  • SSD Solid State Drive
  • IC integrated
  • control lines and information lines are those that are considered necessary for explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown on the product. In practice, it can be considered that almost all configurations are connected to each other.

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Abstract

導入された外気が人の呼気であるか否かを精度よく判定するため、呼気ガス検出装置は、導入された外気が飽和水蒸気を有するか否かを検出する水蒸気センサ（１）と、導入された外気について、水蒸気センサ（１）から得られる信号値が所定の閾値を超え、かつ、ガスセンサ（２）から得られる信号値が所定の閾値を超えたか否かを基に、導入された外気が、人の呼気であるとの判定を行う解析装置とを備えることを特徴とする。

Description

呼気ガス検出装置及び呼気ガス検出方法
　本発明は、呼気の解析を行う呼気ガス検出装置及び呼気ガス検出方法の技術に関する。
　将来における車両の自動運転化において、自動と手動運転との切り替えの際、飲酒の有無、人の状態検知等が必要となる。特に、呼気中のアルコール濃度を検知する際、あたかも外気を呼気であるかのように装置に導入することによるなりすましを防止するため、人間の自然な呼気を検知する技術が要求されている。
　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が必要となる。
　飲酒運転防止のための技術として、例えば、特許文献１が開示されている。特許文献１に記載のアルコール検出器は、「アルコール検知電極と第１基準電極と酸素イオン伝導性の第１固体電解質層とを有し、呼気中のアルコールを選択的に検知するアルコール検知部１０と、水素ガス検知電極と第２基準電極と酸素イオン伝導性の第２固体電解質層とを有し、呼気中の水素ガスを検知する水素ガス検知部２０と、水素ガス検知部の検知結果に応じて、前記呼気が正常に測定されたか否かを判定する判定部５とを備えたアルコール検出器１である」ことが、特許文献１に記載されている（要約参照）。
特開２０１０－９１５０２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、アルコール検出器において、水素ガス等の特定ガスを含んだ外気を送ることでなりすましが可能となっている。また、特許文献１に記載の技術では、水素濃度を基に人の呼気であるか否かを判定している。しかしながら、呼気中の水素濃度は、個人差や、体調等により異なってくる。このように、そのときどきで異なってくる水素濃度では、あるときには呼気であると判定されるが、別のときでは呼気ではないと判定される等、正確に人の呼気であるか否かを判定することが困難である。
　また、呼気中に含まれる水蒸気を検出する水蒸気センサにより、呼気検出精度を向上させる技術があるが、水蒸気を含んだ外気を装置に導入することで、なりすましが可能となる。従って、高精度で人間の呼気のみにのみ反応する装置が必要となっている。
　また、これまでの呼気検知装置では、起動時におけるセンサの異常状態検知機能がなく、異常が検知された際には、その異常を取り除くことが必要となっている。
　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、導入された外気が人の呼気であるか否かを精度よく判定することを課題とする。
　前記課題を解決するため、本発明は、外気に曝されることによって、飽和水蒸気を有するか否かを検出する水蒸気検出素子と、前記外気に含まれるガスの濃度を測定するガス検出素子と、前記水蒸気検出素子から出力される信号と、前記ガス検出素子から出力される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出力する出力部とを備え、前記解析部は、前記外気について、前記水蒸気検出素子の信号値が第１の閾値を超え、かつ、前記ガス検出素子の信号値が第２の閾値を超えたか否かを基に、前記外気が、人の呼気であるか否かの判定を行うことを特徴とする。
　その他の解決手段は、実施形態中において説明する。
　本発明によれば、導入された外気が人の呼気であるか否かを精度よく判定することができる。
本実施形態に係る呼気検知装置の概略構成を示す図である。 本実施形態に係る水蒸気センサの構造を示す図であり、（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）は水蒸気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）は水蒸気付着前における水蒸気センサの等価回路であり、（ｃ）は水蒸気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）は水蒸気付着後における水蒸気センサの等価回路である。 本実施形態に係る水蒸気センサのヒータの設置位置の別の例を示す図（その１）である。 本実施形態に係る水蒸気センサのヒータの設置位置の別の例を示す図（その２）である。 本実施形態に係るガスセンサの例を示すブロック図である。 本実施形態に係る呼気計測システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る呼気ガス検出装置の別の例を示す図である。 本実施形態における処理の概略を説明するための図である。 本実施形態に係る呼気ガス検出装置の機能ブロックの例を示す図である。 本実施形態に係る計測制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る解析装置の構成例を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る呼気検出システムの処理手順を示すフローチャートである。 閾値変更処理の詳細な処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る温度－閾値対応グラフの例を示す図である。 本実施形態に係る結露回避処理の詳細な処理を示すフローチャートである。 本実施形態に係るガスセンサイニシャライズ処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る誤検知防止処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。 水蒸気センサにおけるピーク回数比を説明するための図である。 ガスセンサに対する出力判定を説明するための図である。 本実施形態に係る呼気計測システムの別の構成例を示す図である。
　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。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
（装置構成）
　図１は、本実施形態に係る呼気検知装置の概略構成を示す図である。
　呼気検知装置Ａ１は、水蒸気センサ（水蒸気検知センサ）１、ガスセンサ（ガス検出センサ）２及び温度センサ（温度検出素子）３が基板５上に設置されている構成を有している。
　水蒸気センサ１は、導入された外気が飽和水蒸気であるか否かを検出する。水蒸気センサ１については後記する。
　ガスセンサ２は、導入された外気に含まれるガスの計測を行う。ガスセンサ２について後記する。
　温度センサ３は、基板５の温度（基板温度）を測定する。なお、基板５の温度は、水蒸気センサ１及びガスセンサ２の温度と、ほぼ同じといえる。
［水蒸気センサ］
（水蒸気センサの構造）
　図２は、本実施形態に係る水蒸気センサの構造を示す図であり、（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。
　図２（ａ）に示すように、水蒸気センサ１は交流電源１４に接続され、交流電源１４によって印加電圧Ｖｉが印加される印加電極１１と、水蒸気の検出時に電位Ｖｏを検出する検出電極１２と、絶縁部１３とを有している。
　絶縁部１３は、基板１５上に設けられている親水性の絶縁物であり、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１３の形状は略板状でなくてもよい。
　図２（ａ）に示すように、検出電極１２と、印加電極１１との間には絶縁部１３が介在している。ここで、絶縁部１３は凹凸のある構造を有している。
　また、図２（ｂ）に示すように、水蒸気センサ１の基板１５にはヒータ１６が埋め込まれている。そして、図２（ｂ）に示すように、ヒータ１６は印加電極１１と、検出電極１２との間をぬうように設置されている。ちなみに、図２（ａ）ではヒータ１６を図示省略してある。
（水蒸気検出原理）
　図３は、本実施形態に係る水蒸気センサが水蒸気を検出する原理を説明するための図であり、（ａ）は水蒸気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）は水蒸気付着前における水蒸気センサの等価回路であり、（ｃ）は水蒸気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）は水蒸気付着後における水蒸気センサの等価回路である。
　なお、図３（ａ）及び図３（ｃ）で示される各構成は、図２（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３（ａ）で示されるように、水蒸気付着前では、検出電極１２及び印加電極１１とは絶縁部１３とで接続されているので、検出電極１２と、印加電極１１との間は通電されていない。従って、印加電極１１には交流電圧が印加されているが、検出電極１２から電圧は検出されない。
　そして、水蒸気が水蒸気センサ１の絶縁部１３に付着すると、図３（ｃ）に示すように、水分子１０１が絶縁部１３に付着（凝縮）する。これにより、検出電極１２と、印加電極１１とは、水分子１０１をパスとして通電するようになる。すると、検出電極１２から印加電極１１に加えられた電圧が検出（出力）される。検出（出力）された電圧に基づき水蒸気センサ１は水蒸気を検出する。
　次に、水蒸気の付着前及び付着後における水蒸気センサ１の等価回路１１１ａ，１１ｂの変化を比較する。
　水蒸気の付着前では、図３（ｂ）に示すような等価回路１１１ａとなっている。ここで、コンデンサＣ１は絶縁部１３を示すコンデンサである。なお、検出電極１２及び印加電極１１の間の距離は十分に大きいので、コンデンサＣ１の静電容量は小さな値（≪１）となる。従って、図３（ｂ）に示す等価回路１１１ａの容量リアクタンスは大きな値となり、検出電極１２及び印加電極１１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、呼気に含まれる水蒸気が付着すると、図３（ｂ）に示す等価回路１１１ａは、図３（ｄ）に示す等価回路１１１ｂとなる。等価回路１１１ｂにおいて、抵抗Ｒｂ及びコンデンサＣ２で示される回路１１２は水分子１０１の等価回路である。
　図３（ｃ）に示すように、水蒸気（水分子１０１）が絶縁部１３に付着すると、図３（ｄ）に示すように水分子１０１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１２と印加電極１１との間が通電状態となり、検出電極１２から電圧を検出することができる。このように、水蒸気（水分子１０１）が絶縁部１３に付着することによる水蒸気センサ１のインピーダンス変化を利用して、呼気中の水蒸気を検出することで、応答性を高くすることができる。なお、水分子１０１の付着量が大きくなると、等価回路１１２のインピーダンスは小さくなる。
　なお、図２（ｂ）に示すように、検出電極１２及び印加電極１１は、櫛歯形の形状を有している。そして、検出電極１２及び印加電極１１は、絶縁部１３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、水蒸気付着部（反応部位）の面積を大きくすることができる。
　例えば、一般的な湿度センサは、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蒸気センサ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、空気中の水蒸気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。
　本実施形態に係る水蒸気センサ１は、図２に示すように、検出電極１２と、印加電極１１との間に絶縁部１３が介在している構成となっている。そして、図３（ｃ）に示すように、呼気に含まれる水分子１０１が絶縁部１３に付着することで、この水分子１０１をパスとして通電が行われる。これにより、検出電極１２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１は、水分子１０１が付着できるほどの広さの絶縁部１３があればよく、小型化を実現することができる。
　また、水蒸気（水分子１０１）が絶縁部１３に付着する前は、出力電圧はほぼ０であるのに対し、水蒸気（水分子１０１）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１において、前記したように絶縁部１３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１３の表面が凹凸を有することにより、絶縁部１３の表面積を増やすことができる。すなわち、絶縁部１３の表面が凹凸を有することにより、より多くの水分子１０１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１３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、水蒸気を付着させやすくすることができる。
　図４及び図５は、本実施形態に係る水蒸気センサのヒータの設置位置の別の例を示す図である。図４及び図５では、水蒸気センサ１ａ，１ｂの断面模式図が示されている。
　図２（ｂ）に示す例では、ヒータ１６は基板１５中に印加電極１１と、検出電極１２との間をぬうように設置されているが、水蒸気センサ１の基板１５を温め、絶縁部１３に付着している水分を蒸発できる構成であれば、これに限らない。
　例えば、図４に示すように、水蒸気センサ１ａの基板１５内の中央付近に板状のヒータ１６ａが設けられもよい。あるいは、図５に示すように、水蒸気センサ１ｂの基板１５内のほぼ全体にわたって板状のヒータ１６ｂが設けられるようにしてもよい。
　なお、本実施形態における水蒸気センサ１は、図２～図５に示すような構成を有するものとしたが、水分の付着の有無を判定でき、かつ、付着している水分の蒸発を行うヒータ１６が備えられているものであれば、図２～図５に示すような構成でなくてもよい。
［ガスセンサ］
　図６は、本実施形態に係るガスセンサの例を示すブロック図である。
　ガスセンサ２は、エタノールセンサ２１、水素センサ２２、アセトアルデヒドセンサ２３を有している。エタノールセンサ２１、水素センサ２２、アセトアルデヒドセンサ２３のそれぞれには、ヒータ２４ａ～２４ｃ（２４）が備えられている。
　図６に示すように、ガスセンサ２がエタノールセンサ２１、水素センサ２２、アセトアルデヒドセンサ２３を有することにより、飲酒の有無判定を行うことができる。
［システム構成］
　図７は、本実施形態に係る呼気計測システムの構成を示す図である。
　図７に示すように、呼気計測システムＺは、呼気ガス検出装置Ａ２と、スマートフォン等の携帯装置Ａ３とを有している。
　呼気ガス検出装置Ａ２は、人が片手で持つことができる程度の大きさであり、筺体３０に設けられている表示装置（出力部）３１と、インジケータ（出力部）３２と、導入部３３とを有している。
　ユーザは、導入部３３から呼気ガス検出装置Ａ２に呼気（外気）を導入する。これによって、呼気ガス検出装置Ａ２の内部に備えられている呼気検知装置Ａ１に呼気（外気）が吹きつけられる。
　すると、呼気ガス検出装置Ａ２は、後記するように閾値変更処理、ガスセンサイニシャライズ処理、誤検知防止処理等を行った後、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。そして、呼気ガス検出装置Ａ２は、計測されたガス濃度等の情報を表示装置３１に表示する。また、インジケータ３２では、導入された呼気量（呼気導入量）が表示される。インジケータ３２には、水蒸気センサ１から出力された出力電圧のピーク強度が表示される。なお、ガス濃度とは、エタノール濃度や、アセトアルデヒド濃度や、水素濃度等である。
　そして、表示装置３１には、導入された外気（気体）が人の呼気であるか否かの判定結果と、計測されたアルコール濃度（エタノール濃度）が表示されている。
　さらに、呼気ガス検出装置Ａ２は、アルコール濃度（エタノール濃度）が運転可能なレベルにまで下がる時間である運転可能時間を算出し、算出した運転可能時間等を携帯装置Ａ３へ送信する。
　携帯装置Ａ３は、ユーザが所有している装置であり、送信された運転可能時間等の情報を表示する。なお、呼気ガス検出装置Ａ２に運転可能時間等の表示がなされてもよい。
　図８は、本実施形態に係る呼気ガス検出装置の別の例を示す図である。図８において、図７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８に示す呼気ガス検出装置Ａ２ａは、図７におけるインジケータ３２の代わりにスピーカ（出力部）３２ａが備えられている。
　呼気ガス検出装置Ａ２ａでは、呼気の導入強度（呼気導入量）が音で示される。例えば、呼気の導入強度が弱い場合は、小さい音や、低い音が発せられ、呼気の導入強度が強くなるにつれ、音が大きくなったり、高い音が発せられたりする。なお、呼気の導入強度とは、水蒸気センサ１の出力電圧の大きさに基づくもので、呼気導入量に比例するものである。また、呼気の導入強度が弱い場合、発せられる音の間隔が小さく、呼気の導入強度が強くなるにつれ、発せられる音の間隔が大きくなる等、発せられる音の間隔で呼気の導入強度が示されてもよい。
　なお、図７及び図８に示す例では、アルコール濃度（エタノール濃度）に関する情報のみが表示装置３１に示されているが、水素濃度、アセトアルデヒド濃度等といった詳細な情報が表示されてもよい。
　このように、呼気ガス検出装置Ａ２，Ａ２ａにおいて、呼気導入量が表示や、音で示されることにより、使いやすさが向上する。また、ユーザは、アルコール（エタノール）検出に必要な呼気が呼気ガス検出装置Ａ２，Ａ２ａに導入されたか否かを確認することができる。
［本実施形態の処理概略］
　図９は、本実施形態における処理の概略を説明するための図である。適宜、図２、図６を参照する。
　図９において、横軸は時間を示し、縦軸は出力電圧（任意単位）を示す。ここで、出力電圧とは、水蒸気センサ１、エタノールセンサ２１、水素センサ２２、アセトアルデヒドセンサ２３の出力である。なお、水蒸気センサ１の出力は脈流又は交流となる。
　符号１０１は、水蒸気センサ１の出力電圧を示す波形である。前記したように、水蒸気センサ１には、交流電圧が印加されるので、その出力も交流波形となる。
　水蒸気センサ１の出力電圧には、２つの閾値Ｔｓ１，Ｔｓ２が設定されている。このうち、閾値Ｔｓ１（第４の閾値）は後記する結露回避処理で使用される閾値であり、呼気が導入されていないにもかかわらず、結露等が原因で水蒸気センサ１の絶縁部１３に水分が付着しているか否かを判定するための閾値である。また、閾値Ｔｓ２（第１の閾値）は、呼気ガス検出装置Ａ２に呼気が十分に導入されたか否かを判定するための閾値である。
　符号１０２はエタノールセンサ２１の出力電圧を示す波形であり、符号１０３はアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧を示す波形であり、符号１０４は水素センサ２２の出力電圧を示す波形である。
　そして、これらのガスセンサ２の各出力電圧に対して、閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈ（第２の閾値）が設定されている。すなわち、閾値Ｔｅは、エタノールセンサ２１の出力電圧に対する閾値である。また、閾値Ｔａは、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧に対する閾値である。そして、閾値Ｔｈは、水素センサ２２の出力電圧に対する閾値である。
　これらの閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈは、呼気ガス検出装置Ａ２に導入された外気が人の呼気であるか否かを判定するための閾値である。
　飲酒をしていなくても、人の呼気はアルコール（エタノール）や、アセトアルデヒド、水素を微量に含んでいる。閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈは、非飲酒時でもエタノールセンサ２１や、アセトアルデヒドセンサ２３、水素センサ２２の出力電圧を検知可能な程度に低く設定されている。
　このように各ガスセンサ２の出力電圧に対する閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈが設定されることで、水蒸気を含んだだけの外気との区別をすることができ、なりすましを防止することができる。
［呼気計測装置ブロック図］
　図１０は、本実施形態に係る呼気ガス検出装置の機能ブロックの例を示す図である。
　呼気ガス検出装置Ａ２は、呼気検知装置Ａ１と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器３０１ａ，３０１ｂと、計測制御装置４００と、解析装置（解析部）５００と、送信装置６０１と、記憶装置６０２と、出力装置（出力部）６０３とを含む。呼気検知装置Ａ１と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器３０１ａ，３０１ｂと、計測制御装置４００と、解析装置５００と、送信装置６０１と、記憶装置６０２は、いずれも筺体３０（図７参照）の中に設けられている。
　呼気検知装置Ａ１は、水蒸気センサ１と、ガスセンサ２とを有しているが、これらについては、図１～図９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１４（図１参照）の周波数を変換して出力する。
　また、呼気検知装置Ａ１は、水蒸気センサ１や、ガスセンサ２から入力されたアナログ信号を、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。
　解析装置５００は、呼気検知装置Ａ１における水蒸気センサ１から出力電圧を取得するとともに、ガスセンサ２から出力電圧を取得する。そして、解析装置５００は、水蒸気センサ１から取得した出力電圧や、ガスセンサ２から取得した出力電圧等を基に、導入された外気（気体）が人の呼気であるか否かを判定し、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が呼気検知装置Ａ１から出力電圧及び出力電圧を取得するとしているが、これに限らず、計測制御装置４００が呼気検知装置Ａ１から出力電圧及び出力電圧を取得し、解析装置５００へ取得した出力電圧及び出力電圧をわたすようにしてもよい。
　記憶装置６０２は、解析装置５００が水蒸気センサ１から取得した出力電圧や、ガスセンサ２から取得した出力電圧を検査時刻とともに保持したり、解析装置５００による解析結果を保持したりする。
　送信装置６０１は、解析装置５００による解析結果を携帯装置Ａ３（図７参照）へ送信する。
　出力装置６０３は、図７における表示装置３１や、インジケータ３２や、図８におけるスピーカ３２ａ等である。
（計測制御装置）
　図１１は、本実施形態に係る計測制御装置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、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等に指示を送る。
　入力装置４０３は、呼気ガス検出装置Ａ２の筺体３０（図７、図８参照）に備えられている図示しないボタン等である。ユーザは、入力装置４０３を操作することにより、交流端子４０５から出力する交流電圧の周波数や、電圧を調整することができる。このように、交流端子４０５から出力する交流電圧の周波数や、電圧を調整することにより、交流端子４０５に接続されている水蒸気センサ１の周波数や、出力電圧を調整することができる。例えば、いくら呼気を導入しても水蒸気センサ１の出力が低い場合、交流端子４０５から出力される電圧を高くすることができる。あるいは、水蒸気センサ１の出力電圧の波形の周波数が低く、後記するピーク回数比ＲＢの算出が困難である場合等に、周波数を高く調整することができる。
　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１４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、水蒸気センサ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１４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２が接続される。
　なお、図１１に示す計測制御装置４００の構成は一例であり、図１１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）を発生させてもよい。
（解析装置）
　図１２は、本実施形態に係る解析装置の構成例を示す機能ブロック図である。
　解析装置５００は、メモリ５０１、ＣＰＵ５０２、記憶装置５０５等を有している。
　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、ＣＰＵ５０２によって実行されることで、処理部５１１、及び処理部５１１を構成する閾値変更部５１２、結露回避部５１３、ガスセンサイニシャライズ部５１４、誤検知防止部５１５、ガス濃度算出部５１６、飲酒判定部５１７、運転可能時間算出部５１８、出力処理部５１９、送信処理部５２０が具現化されている。
　閾値変更部５１２は、水蒸気センサ１の基板温度に応じて、閾値Ｔｓ２を変化させる。
　結露回避部５１３は、呼気ガス検出装置Ａ２の電源がオンされた後に、結露等による通電があるか否かを判定する。そして、結露等による通電がある場合、結露回避部５１３は、水蒸気センサ１に備えられているヒータ１６をオンにして基板１５（図２参照）を温めることで、結露等に由来する水分を蒸発させる。
　なお、ヒータ１６によって水蒸気センサ１が加熱されるが、大量の呼気が導入されることによって、水蒸気センサ１の温度が下がるため、ヒータ１６による加熱の影響は考慮しなくてもよい。
　ガスセンサイニシャライズ部５１４は、呼気ガス検出装置Ａ２の電源がオンされた後に、ガスセンサ２にガスが付着していること等による通電があるか否かを判定する。そして、ガスが付着していること等による通電がある場合、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ガスセンサ２に備えられているヒータ２４をオンにして、ガスを除去する。
　なお、ガスセンサ２を構成するエタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３は、ヒータ２４ａ～２４ｃによって加熱されるが、接触燃焼式、ニューセラミック式、熱粒子化式によるセンサであれば、熱の影響は考慮しなくてもよい。
　誤検知防止部５１５は、水蒸気センサ１及びガスセンサ２の双方から得られた出力電圧が、ともに閾値を超えているか否かを判定することで、呼気ガス検出装置Ａ２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。
　ガス濃度算出部５１６は、ガスセンサ２の出力を基に、呼気ガス検出装置Ａ２に導入された外気に含まれるガス(エタノール等）の濃度を算出する。
　飲酒判定部５１７は、ガス濃度算出部５１６が算出した外気に含まれるガスの濃度を基に、ユーザが飲酒しているか否かを判定する。
　運転可能時間算出部５１８は、ガス濃度算出部５１６が算出した外気中のガス濃度を基に、アルコール濃度（エタノール濃度）が運転可能なレベルにまで下がる時間である運転可能時間を算出する。
　出力処理部５１９は、出力装置６０３（図１０参照）等から情報を出力させる。
　送信処理部５２０は、送受信装置を介して情報を携帯装置Ａ３に送信する。
　なお、図１０では、呼気検知装置Ａ１と、Ａ／Ｄ変換器３０１ａ，３０１ｂと、計測制御装置４００と、解析装置５００と、送信装置６０１と、記憶装置６０２とが１つの呼気ガス検出装置Ａ２に備えられている構成となっているが、これに限らない。例えば、呼気検知装置Ａ１と、Ａ／Ｄ変換器３０１ａ，３０１ｂと、計測制御装置４００とが呼気ガス検出装置Ａ２に備えられ、解析装置５００と、送信装置６０１と、記憶装置６０２とは、例えば、解析センタに設置されているサーバ等に備えられてもよい。
［フローチャート］
（全体フローチャート）
　図１３は、本実施形態に係る呼気検出システムの処理手順を示すフローチャートである。以降の説明では、適宜図１、図６～図８、図１０、図１２を参照する。
　まず、呼気ガス検出装置Ａ２の電源がオンされる（Ｓ１０１）と、閾値変更部５１２が閾値変更処理を行う（Ｓ１０２）。閾値変更処理については後記する。
　次に、結露回避部５１３が結露回避処理を行う（Ｓ１０３）。結露回避処理については後記する。
　そして、ガスセンサイニシャライズ部５１４がガスセンサイニシャライズ処理を行う（Ｓ１０４）。ガスセンサイニシャライズ処理については後記する。
　なお、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理は、この順番に行われなくてもよい。
　次に、誤検知防止部５１５が誤検知防止処理を行う（Ｓ１０５）。この誤検知防止処理において、呼気ガス検出装置Ａ２に導入された外気が人の呼気であるか否かが判定される。誤検知防止処理については後記する。
　そして、ガス濃度算出部５１６は、ステップＳ１０５の処理中で導入された外気（呼気）においてガスセンサ２（エタノールセンサ２１、アセトアルデヒドセンサ２３及び水素センサ２２）から取得した出力電圧を基に、導入された外気におけるガス濃度を算出するガス濃度算出処理を行う（Ｓ１１１）。ここで、前記したように、ガス濃度とは、エタノール濃度、アセトアルデヒド濃度及び水素濃度である。例えば、ガス濃度算出部５１６は、予めわかっている各ガス（エタノール、アセトアルデヒド及び水素）のガス濃度とガスセンサ２の出力電圧の関係を示す校正曲線等と、現在のガス濃度とを基に、平衡状態となったときのガス濃度を算出する。なお、ガス濃度の算出方法は、この方法に限らない。
　そして、飲酒判定部５１７が、ステップＳ１１１で算出されたエタノール濃度Ｃｅが基準値Ｃｓ（第３の閾値）以上（Ｃｅ≧Ｃｓ）であるか否かを判定する（Ｓ１２１）。基準値Ｃｓの値は、例えば、飲酒疑いも含めて４０ｐｐｍである。この基準値Ｃｓは、国や自動車メーカの安全基準を基に、ユーザが任意に決定することができる。そのため、エタノール濃度に基づく基準値Ｃｓ以外の基準値がステップＳ１２１の判定に追加されてもかまわない。
　ステップＳ１２１の結果、エタノール濃度が基準値Ｃｓ未満である場合（Ｓ１２１→Ｎｏ）、飲酒判定部５１７はユーザが飲酒していないと判定し（Ｓ１２２）、ステップＳ１２５へ処理を進める。
　ステップＳ１２１の結果、エタノール濃度が基準値Ｃｓ以上である場合（Ｓ１２１→Ｙｅｓ）、飲酒判定部５１７はユーザが飲酒していると判定する（Ｓ１２３）。
　そして、運転可能時間算出部５１８が、ステップＳ１１１で算出されたガス濃度を基に運転可能時間を算出し（Ｓ１２４）、ステップＳ１２５へ処理を進める。ここで、運転可能時間とは、前記したように、エタノール濃度（アルコール濃度）が運転可能なレベルにまで下がる時間である。運転可能時間算出部５１８は、記憶装置５０５に格納しているエタノール濃度減少曲線等を基に運転可能時間を算出する。
　ステップＳ１２５では、出力処理部５１９がステップＳ１２１の結果や、運転可能時間の情報等を出力装置６０３から出力させる。ここで、出力装置６０３は、ユーザが飲酒していると判定した場合、表示装置３１に飲酒をしている旨を表示したり、スピーカ３２ａからブザーを発したり、音声で通知したりする。また、図示しないＬＥＤライトにおいて、光を点滅させたり、赤色の光を点灯させたりしてもよい。また、出力処理部５１９は、ユーザが飲酒していないと判定した場合、何も出力しなくてもよいが、飲酒していない旨を音声で通知したり、図示しないＬＥＤライトにおいて緑色の光を点灯させたりして、ユーザが飲酒していないと判定した旨を通知してもよい。
　また、送信処理部５２０は、送受信装置を介して、ユーザの携帯装置Ａ３に運転可能時間等を送信し（Ｓ１２６）、携帯装置Ａ３は運転可能時間を表示部に表示する（Ｓ１２７）。このように、運転可能時間が算出され、携帯装置Ａ３で運転可能時間が表示されることで、ユーザは、あとどれくらいすれば運転可能か否かを容易に確認することができる。
（閾値変更処理）
　図１４は閾値変更処理（図１３のＳ１０２）の詳細な処理の手順を示すフローチャートである。
　まず、温度センサ３が呼気検知装置Ａ１の基板温度を取得する（Ｓ２０１）。
　そして、閾値変更部５１２が取得した基板温度を基に水蒸気センサ１における閾値Ｔｓ２を変更する（Ｓ２０２）。
　ちなみに、閾値変更処理は、呼気検知の前であれば、どのタイミングで行われてもよい。
（温度－閾値対応グラフ）
　図１５は、本実施形態に係る温度－閾値対応グラフの例を示す図である。
　図１５において、横軸は温度を示し、縦軸は閾値Ｔｓ２を示している。
　図１５に示すように、温度－閾値対応グラフは、基板温度が高くなればなるほど、閾値が低くなるように設定されている。これは、基板温度が低ければ呼気中の水分が水蒸気センサ１の絶縁部１３に付着しやすいため、閾値Ｔｓ２を高くし、基板温度が高ければ呼気中の水分が水蒸気センサ１の絶縁部１３に付着しにくいため、閾値Ｔｓ２を低くするものである。
　図１４のステップＳ２０２において、閾値変更部５１２は、ステップＳ２０１で取得した基板温度をキーとして、温度－閾値対応グラフを参照し、閾値Ｔｓ２を取得する。
　このように、閾値変更部５１２が閾値変更処理を行うことで、呼気検知装置Ａ１における現在の基板温度に最適な閾値Ｔｓ２を設定することができる。
（結露回避処理）
　図１６は、本実施形態に係る結露回避処理（図１３のＳ１０３）の詳細な処理を示すフローチャートである。
　まず、結露回避部５１３は、水蒸気センサ１の現在の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１（第４の閾値）以上（Ｖｓ≧Ｔｓ１）であるか否かを判定する（Ｓ３０１）。つまり、結露回避部５１３は、外気（呼気）が導入されていないのに、水蒸気センサ１が反応していないか否かを判定する。外気（呼気）が導入されていないのに、水蒸気センサ１が反応する原因としては、前記したように、水蒸気センサ１が結露等していることが考えられる。なお、閾値Ｔｓ１の値は、水蒸気センサ１の出力振幅の中心が０．７５Ｖである場合、例えば、０．９Ｖである（この値に限らない）。
　ステップＳ３０１の結果、水蒸気センサ１の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１未満の場合（Ｓ３０１→Ｎｏ）、結露回避部５１３は水蒸気センサ１のヒータ１６をオフとし（Ｓ３１１）、処理部５１１はガスセンサイニシャライズ処理（図１３のＳ１０４）へ処理をリターンする。元々、ヒータ１６がオフである場合、結露回避部５１３はヒータ１６をオフの状態に保つ。
　ステップＳ３０１の結果、水蒸気センサ１の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１以上の場合（Ｓ３０１→Ｙｅｓ）、結露回避部５１３は水蒸気センサ１のヒータ１６をオンとする（Ｓ３０２）。こうすることで、水蒸気センサ１に付着している結露等を蒸発させる。
　その後、結露回避部５１３は、所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ３０３）。所定時間は、例えば、１分である（この値に限らない）。
　ステップＳ３０３の結果、所定時間経過していない場合（Ｓ３０３→Ｎｏ）、結露回避部５１３は、ステップＳ３０３へ処理を戻す。
　ステップＳ３０３の結果、所定時間経過している場合（Ｓ３０３→Ｙｅｓ）、結露回避部５１３は、再度、水蒸気センサ１の現在の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１以上（Ｖｓ≧Ｔｓ１）であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。ここで、結露回避部５１３は、水蒸気センサ１に付着している結露等が正常に蒸発したか否かを判定する。なお、閾値Ｔｓ１の値は、水蒸気センサ１の出力振幅の中心が０．７５Ｖである場合、例えば、０．９Ｖである（この値に限らない）。
　ステップＳ３０４の結果、水蒸気センサ１の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１未満である場合（Ｓ３０４→Ｎｏ）、結露回避部５１３は、正常に結露等が蒸発したと判定し、ヒータ１６をオフとし（Ｓ３１１）、処理部５１１はガスセンサイニシャライズ処理（図１３のＳ１０４）へ処理をリターンする。
　ステップＳ３０４の結果、水蒸気センサ１の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１以上である場合（Ｓ３０４→Ｙｅｓ）、結露回避部５１３は温度センサ３で計測された基板温度が２５℃以下（基板温度≦２５℃）であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。ここで、２５℃としているのは、２５℃以上であれば結露が生じないためである。また、使用環境により判定基準温度が２５℃に限定される必要はなく、ユーザが任意に判定基準温度を決めることができる。
　ステップＳ３０５の結果、基板温度が２５℃以下である場合（Ｓ３０５→Ｙｅｓ）、結露回避部５１３は、ステップＳ３０３へ処理を戻す。
　ステップＳ３０５の結果、基板温度が２５℃より高い場合（Ｓ３０５→Ｎｏ）、結露回避部５１３は、水蒸気センサ１が故障しているか、濡れている状態であると判定する。
　そして、出力処理部５１９が表示装置３１にエラー表示を行い（Ｓ３０６）、処理を終了する。
　このように呼気ガス検出装置Ａ２の起動後、外気（呼気）導入前に水蒸気センサ１の現在の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１以上であるか否かを判定することによって、呼気ガス検出装置Ａ２は、結露等に由来する水分が水蒸気センサ１に付着していることによる誤検知を防止することができる。さらに、外気（呼気）導入前に水蒸気センサ１の現在の出力電圧Ｖｓが閾値Ｔｓ１以上である場合、ヒータ１６を所定時間、オンとすることで、呼気ガス検出装置Ａ２は、結露等によって水蒸気センサ１に付着している水分を蒸発させることができるため、誤動作を防止することができる。
（ガスセンサイニシャライズ処理）
　図１７は、本実施形態に係るガスセンサイニシャライズ処理（図１３のＳ１０４）の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
　まず、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ガスセンサ２に設けられているヒータ２４（図６参照）をオンとする（Ｓ４０１）。
　ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ガスセンサ２から現在の出力電圧ＶＧ１を取得する（Ｓ４０２）。ここでの、出力電圧ＶＧ１とは、エタノールセンサ２１の出力電圧、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧、及び、水素センサ２２の出力電圧を含むものである。
　次に、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ステップＳ４０２で取得した出力電圧ＶＧ１が所定の閾値ＴＧ（第５の閾値）以上（ＶＧ１≧ＴＧ）であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。ここで、ガスセンサ２の出力電圧ＶＧ１が閾値ＴＧ以上であるとは、エタノールセンサ２１の出力電圧が閾値Ｔｅ１以上であり、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧が閾値Ｔａ１以上であり、かつ、水素センサ２２の出力電圧が閾値Ｔｈ１以上であることである。なお、これらの閾値Ｔｅ１，Ｔａ１，Ｔｈ１は、各ガスセンサ２にガスが付着しているか否かを判定できる程度の閾値であり、図９に示す閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈと同じ値としてもよいし、閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈより低い値としてもよい。なお、閾値Ｔｅ１，Ｔａ１，Ｔｈ１の値は、例えば、Ｔｅ＝０．４Ｖ、Ｔａ＝０．３Ｖ、Ｔｈ＝０．２４Ｖである（この値に限らない）。
　ステップＳ４０３の結果、出力電圧ＶＧ１が所定の閾値ＴＧ未満の場合（Ｓ４０３→Ｎｏ）、処理部５１１は誤検知防止処理（図１３のステップＳ１０５）へ処理をリターンする。
　ちなみに、ステップＳ４０３の処理では、後記する図１８のステップＳ５２２における導入された外気が人の呼気であるか否かの判定と同じロジックによって、ガスセンサイニシャライズ部５１４が、ガスセンサ２にガスが付着しているか否かを判定している。
　ステップＳ４０３の結果、出力電圧ＶＧ１が所定の閾値ＴＧ以上の場合（Ｓ４０３→Ｙｅｓ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は所定時間経過したか否かを判定する（Ｓ４０４）。所定時間は、例えば、１分である（この値に限らない）。このように、所定時間待機することで、ガスセンサ２がヒータ２４によって温まるのを待つ。
　ステップＳ４０４の結果、所定時間経過していない場合（Ｓ４０４→Ｎｏ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ステップＳ４０４へ処理を戻す。
　ステップＳ４０４の結果、所定時間経過している場合（Ｓ４０４→Ｙｅｓ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ガスセンサ２から現在の出力電圧ＶＧ２を取得する（Ｓ４１１）。
　そして、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ステップＳ４１１で取得した出力電圧ＶＧ２が所定の閾値ＴＧ以上（ＶＧ２≧ＴＧ）であるか否かを判定する（Ｓ４１２）。ここで、ガスセンサ２の出力電圧ＶＧ２が閾値ＴＧ以上であるとは、前記と同じく、エタノールセンサ２１の出力電圧が閾値Ｔｅ１以上であり、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧が閾値Ｔａ１以上であり、かつ、水素センサ２２の出力電圧が閾値Ｔｈ１以上であることである。なお、閾値Ｔｅ１，Ｔａ１，Ｔｈ１の値は、例えば、Ｔｅ＝０．４Ｖ、Ｔａ＝０．３Ｖ、Ｔｈ＝０．２４Ｖである（この値に限らない）。
　ステップＳ４１２の結果、出力電圧ＶＧ２が所定の閾値ＴＧ未満の場合（Ｓ４１２→Ｎｏ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は付着していたガスが蒸発したと判定し、処理部５１１は図１７のステップＳ１０５へ処理をリターンする。
　ステップＳ４１２の結果、出力電圧ＶＧ２が所定の閾値ＴＧ以上の場合（Ｓ４１２→Ｙｅｓ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ＶＧ１－ＶＧ２の値が０より大きい（ＶＧ１－ＶＧ２＞０）か否かを判定する（Ｓ４１３）。
　ステップＳ４１３の結果、ＶＧ１－ＶＧ２の値が０以下である場合（Ｓ４１３→Ｎｏ）、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ヒータ２４がオンとなっているにもかかわらず、ガスセンサ２の出力電圧が変わらない、もしくは、上がってきていると判定する。この場合、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ガスセンサ２が故障している可能性があると判定する。
　そして、出力処理部５１９は、ガスセンサ２が故障している可能性がある旨を表示装置３１にエラー表示等をさせ（Ｓ４１４）、処理を終了する。
　ステップＳ４１３の結果、ＶＧ１－ＶＧ２の値が０より大きい場合（Ｓ４１３→Ｙｅｓ）、ガスセンサ２の出力電圧が順調に下がってきているので、ガスセンサイニシャライズ部５１４は、ステップＳ４０２へ処理を戻す。
　長い期間使用されているガスセンサ２には、様々なガスが吸着してしまうことがある。
　呼気ガス検出装置Ａ２の起動後、外気（呼気）導入前にガスセンサ２の現在の出力電圧ＶＧ１，ＶＧ２が閾値ＴＧ以上であるか否かを判定することによって、呼気ガス検出装置Ａ２は、ガスセンサ２にガスが吸着してしまっていることによる誤検知を防止することができる。さらに、呼気ガス検出装置Ａ２は、外気（呼気）が導入されていないにもかかわらず、出力が行われているガスセンサ２にはガスが吸着してしまっている状態とみなし、ヒータ２４による加熱で吸着しているガスを蒸発させることができる。
（誤検知防止処理）
　図１８は、本実施形態に係る誤検知防止処理（図１３のＳ１０５）の詳細な処理手順を示すフローチャートである。
　まず、出力処理部５１９は、出力装置６０３（表示装置３１）を介してユーザに呼気導入を促す出力をし（Ｓ５０１）、導入部３３から外気（呼気）が導入される（Ｓ５０２）。
　出力処理部５１９は、導入された呼気導入量に関する情報を出力装置６０３から出力させる（Ｓ５０３）。ここでの出力は、インジケータ３２による表示や、スピーカ３２ａから発せられる音等で行われる。
　次に、誤検知防止部５１５は、水蒸気センサ１の出力Ｖｓを取得する（Ｓ５１１）。
　そして、誤検知防止部５１５は、水蒸気センサ１の出力Ｖｓが閾値Ｔｓ２（第１の閾値）以上（Ｖｓ≧Ｔｓ２）であり、かつ、ＲＢ（ピーク回数比：第６の閾値）≧８０％であるか否かを判定する（Ｓ５１２）。なお、閾値Ｔｓ２の値は、水蒸気センサ１の出力振幅の最大値が１．７Ｖである場合、例えば、１．４Ｖである（この値に限らない）。また、ＲＢの値が８０％以上であるか否かに限らず、その他の値以上であってもよい。
　ここで、図１９を参照して、ピーク回数比ＲＢについて説明する。
　図１９において、横軸は時間を示し、縦軸は水蒸気センサ１の出力電圧を示す。
　図１９に示すように、水蒸気センサ１の出力２０１は交流波形となる。これは、図２で示したように水蒸気センサ１に入力される電圧が交流電圧であるためである。
　ここで、図１９に示すｔ０が外気（呼気）導入した時刻を示す。そして、外気（呼気）導入から所定時間経過した時刻をｔ１とする。また、図１９に示すように、閾値Ｔｓ２が設定されている。
　ここで、誤検知防止部５１５は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までにおける水蒸気センサ１の出力におけるピークの数を計数する。この数をＰ１とする。図１９の例ではＰ１＝９である。
　また、誤検知防止部５１５は、水蒸気センサ１の出力のピークが閾値Ｔｓ２を超えてから時刻ｔ１までの水蒸気センサ１の出力におけるピークの数を計数する。この数をＰ２とする。図１９の例ではＰ２＝７である。
　そして、ＲＢは以下の式（１）で定義される。
　ＲＢ＝（Ｐ２／Ｐ１）×１００　・・・　（１）
　図１８のステップＳ５１２では、式（１）で示されるＲＢが８０（％）以上であるか否かを判定する。ちなみに、図１９の例では、Ｐ１＝９、Ｐ２＝７であるので、ＲＢ≒７７（％）となり、ステップＳ５２１では「Ｎｏ」が選択されることになる。
　図１８の説明に戻る。
　ステップＳ５１２の結果、水蒸気センサ１の出力Ｖｓが閾値Ｔｓ２未満、又は、ＲＢ＜８０％である場合（Ｓ５１２→Ｎｏ）、誤検知防止部５１５は、呼気導入量（すなわち、呼気強度）不足と判定し（Ｓ５１３）、ステップＳ５０１へ処理を戻すことで、呼気の再測定を促す。
　ステップＳ５１２の結果、蒸気センサの出力Ｖｓが閾値Ｔｓ２以上であり、かつ、ＲＢ≧８０％である場合（Ｓ５１２→Ｙｅｓ）、誤検知防止部５１５は、ガスセンサ２の出力電圧Ｖｇを取得する（Ｓ５２１）。ここで、ここで、出力電圧Ｖｇとは、エタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧である。ここで取得されたエタノールセンサ２１の出力電圧をＶｅとし、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧をＶａとし、水素センサ２２の出力電圧をＶｈとする。
　次に、誤検知防止部５１５は、取得したガスセンサ２の出力電圧Ｖｇが所定の閾値Ｔｇ（第２の閾値）以上（Ｖｇ≧Ｔｇ）であるか否かを判定する（Ｓ５２２）。ここで、ガスセンサ２の出力電圧Ｖｇが閾値Ｔｇ以上であるとは、エタノールセンサ２１の出力電圧が閾値Ｔｅ（図９参照）以上であり、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧が閾値Ｔａ（図９参照）以上であり、かつ、水素センサ２２の出力電圧が閾値Ｔｈ（図９参照）以上であることである。なお、ステップＳ５２２の判定は、エタノールセンサ２１の出力電圧が閾値Ｔｅ以上であるか、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧が閾値Ｔａ以上であるか、又は、水素センサ２２の出力電圧が閾値Ｔｈ以上であることとしてもよい。なお、閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈの値は、例えば、Ｔｅ＝０．２Ｖ、Ｔａ＝０．１５Ｖ、Ｔｈ＝０．１Ｖである（この値に限らない）。閾値Ｔｅ，Ｔａ，Ｔｈの値は、それぞれ同じ値としてもよい。
　ステップＳ５２２の結果、エタノールセンサ２１の出力Ｖｇが所定の閾値Ｔｇ以上である場合（Ｓ５２２→Ｙｅｓ）、誤検知防止部５１５は、導入された外気が人の呼気であると判定し（Ｓ５２３）、処理部５１１は図１７のステップＳ１１１へ処理をリターンする。
　ステップＳ５２２の結果、エタノールセンサ２１の出力Ｖｇが所定の閾値Ｔｇ未満である場合（Ｓ５２２→Ｎｏ)、誤検知防止部５１５は、導入された外気が人の呼気でない可能性があると判定する（Ｓ５２４）。そして、誤検知防止部５１５はステップＳ５０１へ処理を戻すことで呼気の再測定を促す。
　なお、前記したように、ステップＳ５２２の処理では、図１７のステップＳ４０３におけるガスセンサ２にガスが付着しているか否かの判定と同じロジックによって、誤検知防止部５１５が、導入された外気について、人の呼気であるか否かの判定を行っている。
　図２０を参照して、図１８のステップＳ５２２における判定を説明する。
　図２０は、エタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧の時間変化の例を示す図である。ここで、符号２５１はエタノールセンサ２１の出力電圧の時間変化を示し、符号２５２はアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧の時間変化を示す。符号２５３は水素センサ２２の出力電圧の時間変化を示す。
　図２０において、横軸は時間を示し、縦軸はエタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧（任意単位）を示す。
　図２０において、時刻ｔ１１は外気（呼気）導入が開始された時刻であり、時刻ｔ１２は外気（呼気）導入が終了した時刻である。
　図２０に示すように、外気（呼気）導入が開始されると、エタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧２５１～２５３は上昇し始め、外気（呼気）導入が終了すると、所定時間かけて下降していく。
　また、エタノールセンサ２１の出力電圧２５１に対する閾値Ｔｅ、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧２５２に対する閾値Ｔａ、及び、水素センサ２２の出力電圧２５３に対する閾値Ｔｈが設けられている。
　図１８のステップＳ５２２では、エタノールセンサ２１の出力電圧２５１が所定の閾値Ｔｅ以上であり、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧２５２が所定の閾値Ｔａ以上であり、かつ、水素センサ２２の出力電圧２５３が所定の閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定することで、導入された外気が人の呼気であるか否かを判定している。
　前記したように、例え、飲酒していなくても人の呼気には、エタノールや、アセトアルデヒドや、水素が微量に含まれている。本実施形態では、エタノールセンサ２１の出力電圧２５１に対する閾値Ｔｅ、及び、アセトアルデヒドセンサ２３の出力電圧２５２に対する閾値Ｔａ、水素センサ２２の出力電圧２５３に対する閾値Ｔｈ等を飲酒していない状態でも検知可能な値とすることで、導入された外気が人の呼気であるか否かを検知できるようにしている。
　本実施形態に係る呼気ガス検出装置Ａ２によれば、水蒸気センサ１と、ガスセンサ２とのダブルチェックを行うことで、人の呼気であるか否かの判定の精度を高めることができる。特に、人の呼気は個人差や、体調にかかわりなく、湿度１００％の飽和水蒸気であるため、本実施形態に係る呼気ガス検出装置Ａ２は、個人差や、体調に左右されずに、精度の高い呼気判定を行うことができる。
　また、本実施形態に係る呼気ガス検出装置Ａ２によれば、結露回避処理と、ガスセンサイニシャライズ処理とが行われることで、呼気ガス検出装置Ａ２の起動時における異常検知が可能になるとともに、異常からの復帰も可能となる。
　なお、本実施形態の水蒸気センサ１を既存の湿度センサに置き換えても、湿度センサは、湿度を計測するものであるのでレスポンスが遅いため、呼気ガス検出装置Ａ２に導入された外気が呼気であるか否かを瞬時に判定することが困難である。また、湿度センサは、計測できる湿度の上限が８０％～９０％であり、飽和水蒸気である人の呼気を検知するのには不適である。
　そして、本実施形態に係る呼気ガス検出装置Ａ２が、図１３のステップＳ１２１において、ガスセンサ２の出力に基づくアルコール濃度（エタノール濃度）が基準値Ｃｓ以上であれば、飲酒していると判定することで、飲酒の有無判定の精度を高めることができる。
　また、図１８のステップＳ５１２に示すように、呼気ガス検出装置Ａ２が、水蒸気センサ１の出力Ｖｓが閾値Ｔｓ２以上（Ｖｓ≧Ｔｓ２）であり、かつ、ピーク回数比ＲＢ≧８０％であるか否かを判定することにより、外気が呼気であるか否かの判定精度を向上させることができる。
　また、本実施形態において、温度は呼気検知装置Ａ１の基板温度であるとしているが、これに限らない。呼気検知装置Ａ１の周囲の温度でもよいし、外気温でもよい。
　さらに、ガスセンサ２は、エタノールセンサ２１、水素センサ２２及びアセトアルデヒドセンサ２３のすべてを備えていなくてもよく、これらのうち、少なくとも１つを備えていればよい。
［別のシステム例］
　図２１は、本実施形態に係る呼気計測システムの別の構成例を示す図である。
　図２１では、呼気計測システムＺａが車両に備えられている例を示す。
　呼気計測システムＺａにおいて、呼気検知装置Ａ１は、導入部３３ａが設けられているステアリング７０１内に設置されている。この場合、ステアリング７０１が筺体３０（図７参照）となる。そして、車両内に設置されている解析装置５００ａによって、図１３～図１８に示す処理が行われる。解析装置５００ａの構成は図２０と同様であるので、ここでの説明を省略する。
　そして、解析装置５００ａにおける処理結果は表示装置６０３ａに表示される。表示装置６０３ａに表示される内容は、図７の表示装置３１に表示される内容や、携帯装置Ａ３に表示される内容である。
　なお、本実施形態では、呼気ガス検出装置Ａ２を車両運転時における飲酒の有無判定に用いられることを想定しているが、呼気ガス検出装置Ａ２の用途はこれに限らない。例えば、呼気ガス検出装置Ａ２が医療関係に用いられてもよい。この場合、自宅で呼気ガス検出装置Ａ２による呼気の測定を行い、その測定値が医療機関にネットワーク経由で送信され、医療機関において呼気中のガスの解析が行われてもよい。この場合、ガスセンサ２に含まれるセンサは、エタノールセンサ２１、水素センサ２２、アセトアルデヒドセンサ２３以外のセンサが用いられてもよい。
　また、本実施形態における呼気ガス検出装置Ａ２は、筺体３０（図７参照）の中に呼気検知装置Ａ１（図１参照）が備えられ、ユーザは導入部３３（図７参照）から呼気を導入する構成としているが、これに限らない。例えば、呼気検知装置Ａ１が露出した状態で、ユーザは直接呼気検知装置Ａ１に呼気を吹きかけるようにしてもよい。あるいは、筺体３０にふたが備えられおり、ユーザがふたを開けることにより、呼気検知装置Ａ１が露出し、ユーザは、露出した呼気検知装置Ａ１に呼気を吹きかけるようにしてもよい。
　なお、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、本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、処理部５１１、各部５１２～５２０、各記憶装置５０５，６０２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１２で示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ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、図１２に示すように記憶装置５０５に格納すること以外に、メモリや、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。
　１，１ａ，１ｂ　水蒸気センサ（水蒸気検出素子）
　２　　　ガスセンサ（ガス検出素子）
　３　　　温度センサ（温度検出素子）
　５，１５　基板
　１１　　印加電極
　１２　　検出電極
　１３　　絶縁部
　１４　　交流電源
　１６，１６ａ，１６ｂ，２４，２４ａ～２４ｃ　ヒータ
　２１　　エタノールセンサ
　２２　　水素センサ
　２３　アセトアルデヒドセンサ
　３０　　筺体
　３１，６０３ａ　表示装置（出力部）
　３２　　インジケータ（出力部）
　３２ａ　スピーカ（出力部）
　３３，３３ａ　導入部
　３０１ａ，３０１ｂ　Ａ／Ｄ変換器
　４００　計測制御装置
　４０３　入力装置
　４０４　ＡＣ／ＡＣインバータ回路
　４０５　交流端子
　４０６　ＡＣ／ＤＣコンバータ回路
　４０７　直流端子
　５００，５００ａ　解析装置（解析部）
　５０５　記憶装置
　５１１　処理部
　５１２　閾値変更部
　５１３　結露回避部
　５１４　ガスセンサイニシャライズ部
　５１５　誤検知防止部
　５１６　ガス濃度算出部
　５１７　飲酒判定部
　５１８　運転可能時間算出部
　５１９　出力処理部
　５２０　送信処理部
　６０１　送信装置
　６０２　記憶装置
　６０３　出力装置（出力部）
　７０１　ステアリング
　Ａ１　　呼気検出装置
　Ａ２，Ａ２ａ　呼気ガス検出装置
　Ａ３　　携帯装置（ユーザが所有している装置）
　Ｃｓ　　基準値（第３の閾値）
　ＲＢ　　ピーク回数比（第６の閾値）
　ＴＧ　　閾値（第５の閾値）
　Ｔｓ１　閾値（第４の閾値）
　Ｔｓ２　閾値（第１の閾値）
　Ｔａ，Ｔｅ，Ｔｇ，Ｔｈ　閾値（第２の閾値）
　Ｚ，Ｚａ　呼気計測システム

Claims (15)

  1. 　外気に曝されることによって、飽和水蒸気を有するか否かを検出する水蒸気検出素子と、
    　前記外気に含まれるガスの濃度を測定するガス検出素子と、
    　前記水蒸気検出素子から出力される信号と、前記ガス検出素子から出力される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出力する出力部と
    　を備え、
    　前記解析部は、
    　前記外気について、前記水蒸気検出素子の信号値が第１の閾値を超え、かつ、前記ガス検出素子の信号値が第２の閾値を超えたか否かを基に、前記外気が、人の呼気であるか否かの判定を行う
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  2. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記解析部は、
    　前記ガス検出素子の信号値が、第３の閾値を超えているか否かを判定する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  3. 　請求項２に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記ガス検出素子は、少なくともアルコールを検出し、
    　前記第３の閾値は、飲酒時における前記アルコールの濃度を基準とした閾値であり、
    　前記解析部は、
    　前記ガス検出素子から得られる前記アルコールの濃度に関する信号値が、前記第３の閾値を超えているか否かを判定することで、飲酒の有無を判定する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  4. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記水蒸気検出素子は、
    　電極間の水分子吸着と、前記水分子吸着に伴う電気回路を形成することを利用し、前記外気に含まれる水蒸気量に伴うインピーダンス変化を検出する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  5. 　請求項４に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記解析部は、
    　前記呼気ガス検出装置の起動時において、前記水蒸気検出素子の信号値が第４の閾値を超えているか否かを判定する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  6. 　請求項５に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記水蒸気検出素子は、ヒータを有しており、
    　前記解析部は、
    　前記呼気ガス検出装置の起動後、ユーザによって前記外気が吹きつけられる前において、前記水蒸気検出素子の信号値が前記第４の閾値を超えている場合、前記ヒータを起動する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  7. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記ガス検出素子は、
    　エタノール、アセトアルデヒド及び水素のうち、少なくとも１つを検出する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  8. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記解析部は、
    　前記ガス検出素子の起動後、ユーザによって前記外気が吹きつけられる前において、前記ガス検出素子の信号値が第５の閾値を超えているか否かを判定する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  9. 　請求項８に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記ガス検出素子は、ヒータを有しており、
    　前記解析部は、
    　前記ガス検出素子の起動後、ユーザによって前記外気が吹きつけられる前において、前記ガス検出素子の信号値が前記第５の閾値を超えている場合、所定時間、前記ヒータをオンとする
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  10. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　温度検出素子を有し、
    　前記温度検出素子が検出する温度に応じて、前記第１の閾値を変化させる
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  11. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　ユーザによって吹きつけられた前記外気の量を表示及び音のいずれか一方により通知する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  12. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記水蒸気検出素子の出力は脈流又は交流であり、
    　前記解析部は、
    　前記水蒸気検出素子の信号値が前記第１の閾値を超えたことに加え、前記第１の閾値を超えた時刻から、ユーザによる前記外気の吹きつけが終了した時刻までに、前記水蒸気検出素子の信号値が前記第１の閾値を超えた回数が、第６の閾値を超えた場合、吹きつけられた前記外気の量が十分であると判定する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  13. 　請求項１に記載の呼気ガス検出装置において、
    　前記解析部は、
    　前記外気における前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間を算出し、
    　ユーザが所有している装置に、前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間を送信することで、前記ユーザが所有している装置に前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間表示させる
    　ことを特徴とする呼気ガス検出装置。
  14. 　外気に曝されることによって、飽和水蒸気を有するか否かを検出する水蒸気検出素子と、
    　前記外気に含まれるガスの濃度を測定するガス検出素子と、
    　前記水蒸気検出素子から出力される信号と、前記ガス検出素子から出力される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出力する出力部と
    　を備える呼気ガス検出装置が、
    　前記外気について、前記水蒸気検出素子の信号値が第１の閾値を超え、かつ、前記ガス検出素子の信号値が第２の閾値を超えたか否かを基に、前記外気が、人の呼気であるか否かの判定を行う
    　ことを特徴とする呼気ガス検出方法。
  15. 　請求項１４に記載の呼気ガス検出方法において、
    　前記呼気ガス検出装置が、
    　前記外気における前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間を算出し、
    　ユーザが所有している装置に、前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間を送信し、
    　前記ユーザが所有している装置が
    　前記ガスの濃度が所定の値以下となるまでの時間表示する
    　ことを特徴とする呼気ガス検出方法。
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