WO2024116772A1 - 呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュール - Google Patents

呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュール Download PDF

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WO2024116772A1
WO2024116772A1 PCT/JP2023/040381 JP2023040381W WO2024116772A1 WO 2024116772 A1 WO2024116772 A1 WO 2024116772A1 JP 2023040381 W JP2023040381 W JP 2023040381W WO 2024116772 A1 WO2024116772 A1 WO 2024116772A1
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WO
WIPO (PCT)
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breath
temperature
instruction information
unit
subject
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/040381
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓哉 林
将也 中谷
二英 井置
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath

Definitions

  • the present disclosure relates to a breath detection method, a program, and a sensor module. More specifically, the present disclosure relates to a breath detection method, a program, and a sensor module that measure the properties of breath or the state of a target gas in breath.
  • Patent Document 1 discloses an exhaled breath detection device that includes a pressure detection unit, a temperature sensor, and a judgment unit.
  • the pressure detection unit detects the pressure received by the exhaled breath spraying unit and outputs a signal.
  • the temperature sensor detects the temperature of the exhaled breath spraying unit.
  • the judgment unit judges whether or not exhaled breath has been sprayed onto the exhaled breath spraying unit based on the results of comparing the signal output by the pressure detection unit and the signal output by the temperature sensor with respective judgment criteria.
  • the exhaled breath When detecting the characteristics of exhaled breath or the state of the target gas in the breath, if the exhaled breath is not blown onto the sensing part in an appropriate manner, the exhaled breath may not be measured correctly.
  • the purpose of this disclosure is to provide a breath detection method, program, and sensor module that can reduce the possibility of breath measurement being performed when breath is not blown properly onto the sensing part.
  • the breath detection method includes a temperature control step and an instruction information output step.
  • the temperature control step controls the temperature of the sensitive part during a measurement period so that the temperature of the sensitive part changes over time according to a predetermined temperature change pattern.
  • the instruction information output step outputs instruction information that instructs the subject how to blow breath onto the sensitive part during an exhalation period that is set in accordance with the temperature change pattern.
  • a program according to one embodiment of the present disclosure is a program for causing a computer system to execute the breath detection method.
  • a sensor module is a sensor module that has a user interface and can be connected to an electronic device that instructs the subject how to blow breath onto the sensing part.
  • the sensor module includes the sensing part, a temperature adjustment part that heats and/or cools the sensing part, and a housing that houses the sensing part and the temperature adjustment part and that can be detachably attached to the electronic device.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a breath detection system including a sensor module according to an embodiment of the present disclosure and an electronic device to which the sensor module is connected.
  • FIG. 2 is a front view of the sensor module attached to an electronic device.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a sensitive part included in the sensor module.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the state before and after the sensitive part absorbs the detection target molecules.
  • FIG. 5 is a graph showing the change over time in the resistance value of the positive characteristic sensitive element included in the sensitive part when the temperature of the sensitive part is changed.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating the measurement operation of the breath detection system.
  • FIG. 7 is a graph showing the change in temperature and resistance value over time during the measurement period of the above-mentioned sensitive part.
  • the materials exemplified in this specification may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
  • FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a breath detection system 1 according to this embodiment.
  • the breath detection system 1 has a sensor module 10 and an electronic device 20 to which the sensor module 10 is attached.
  • the breath detection system 1 detects the properties of the breath blown by the subject onto the sensing part 12 of the sensor module 10, or the state of the target gas in the breath.
  • the "properties of the breath, or the state of the target gas in the breath" detected by the breath detection system 1 may include, for example, the presence or absence of an odor in the breath (bad breath), the state of the target gas to be measured, and more specifically, the alcohol concentration in the breath, the types and composition of molecules in the breath that can be used to identify an individual, the types and composition of molecules in the breath caused by a specific disease, etc.
  • the breath detection system 1 detects the odor of breath as a characteristic of breath
  • the odor to be detected may include, for example, volatile organic compounds (VOCs) such as methane, acetone, ethanol, isoprene, ethane, pentane, benzaldehyde, nonanal, pyrrol, and other odor molecules such as ammonia.
  • VOCs volatile organic compounds
  • the sensor module 10 can be connected to an electronic device 20 that has a user interface.
  • the sensor module 10 includes a sensing unit 12, a temperature adjustment unit 14, and a housing 19 (see Figure 2).
  • the temperature adjustment unit 14 performs at least one of heating and cooling of the sensing unit 12.
  • the housing 19 houses the sensor 12 and the temperature adjustment unit 14, and is removably attached to the electronic device 20.
  • the breath detection method performed by the breath detection system 1 includes a temperature control step and an instruction information output step.
  • the temperature control step controls the temperature of the sensitive part 12 so that the temperature of the sensitive part 12 changes over time in a predetermined temperature change pattern during the measurement period.
  • the instruction information output step outputs instruction information that instructs the subject how to blow breath onto the sensitive part 12 during the exhalation period that is set corresponding to the temperature change pattern.
  • the method of blowing the breath onto the sensitive unit 12 includes at least one of the following: the timing of blowing the breath onto the sensitive unit 12, the strength of the breath blown onto the sensitive unit 12, and the distance between the sensitive unit 12 and the subject's mouth (face).
  • the instruction information is information that instructs the subject on at least one of the following: the timing of blowing the breath onto the sensitive unit 12, the strength of the breath blown onto the sensitive unit 12, and the distance between the sensitive unit 12 and the subject's mouth (face).
  • the instruction information includes at least one of information regarding the period during which the subject blows breath onto the sensitive unit 12, information regarding the strength of the breath, and information regarding the distance between the subject and the sensitive unit 12.
  • the user interface provided in the electronic device 20 is a device that can present the instruction information output in the instruction information output step to the subject.
  • the user interface may include, for example, at least one of a display device that displays the instruction information as characters or images, and a speaker that outputs the instruction information as sound.
  • the temperature control step changes the temperature of the sensitive part 12 over time in a predetermined temperature change pattern.
  • the instruction information output step outputs instruction information instructing the subject how to blow the breath onto the sensitive part 12 during the discharge period set corresponding to the temperature change pattern, so that the subject can be made to blow the breath in the manner instructed by the instruction information.
  • This makes it possible to measure the properties of the breath based on the output of the sensitive part 12 when the breath is blown onto the sensitive part 12 in a manner suitable for the temperature change pattern of the sensitive part 12. Therefore, the breath detection method of this embodiment can reduce the possibility that the breath will be measured when the breath is not blown onto the sensitive part 12 in an appropriate manner.
  • the breath detection system 1 of this embodiment includes the above-mentioned sensor module 10 and an electronic device 20.
  • the electronic device 20 is, for example, a smartphone used by the subject.
  • the sensor module 10 includes the sensing unit 12, the temperature adjustment unit 14, and the housing 19.
  • the sensor module 10 further includes a temperature sensor 13, a pressure sensor 15, a distance sensor 16, a humidity sensor 17, a control unit 11, and a communication unit 18.
  • the housing 19 houses the sensing unit 12, the temperature adjustment unit 14, the temperature sensor 13, the pressure sensor 15, the distance sensor 16, the humidity sensor 17, the control unit 11, and the communication unit 18. That is, inside the housing 19, there is provided a housing space (also called a housing chamber) 190 that houses at least the sensing unit 12, the temperature adjustment unit 14, the temperature sensor 13, the pressure sensor 15, and the humidity sensor 17.
  • the surface of the housing 19 is provided with a number of air vents 191 that connect the housing space 190 to the space outside the housing 19. When the subject blows breath into the air vents 191, the breath is blown into the housing space 190 through the air vents 191.
  • the housing 19 is provided with a connector 192 that can be connected to, for example, a connector conforming to the USB (Universal Serial Bus) standard provided on the electronic device 20.
  • the housing 19 is attached to the electronic device 20 by connecting the connector 192 provided on the housing 19 to a connector provided on the electronic device 20.
  • the sensor module 10 operates by receiving power from the electronic device 20.
  • the surface of the electronic device 20 on which the display device 23 is provided is referred to as the front surface, and when the housing 19 is attached to the electronic device 20, a ventilation hole 191 is provided on the front surface of the housing 19.
  • the sensitive section 12 has a number of sensitive elements Ax with different sensing characteristics.
  • the sensitive section 12 has 16 sensitive elements Ax, and below, the 16 sensitive elements Ax may be referred to as sensor elements A1 to A16.
  • the 16 sensitive elements A1 to A16 are arranged in four rows and four columns on one main surface of a flat substrate 120.
  • a heater is provided on the other main surface of the substrate 120 to heat the sensitive elements A1 to A16 arranged on the substrate 120.
  • the temperature adjustment section 14 is realized by the heater provided on the substrate 120.
  • each of the multiple sensor elements Ax of the sensor section 12 is formed in a film shape, including an organic composition 121 formed by molding an organic material having sensitivity to the molecules to be detected contained in the breath into a disk shape, and conductive particles 122 dispersed in the organic composition 121.
  • the organic composition 121 absorbs the molecules to be detected and expands.
  • the left side shows the state before the sensor element Ax absorbs the odor molecule M1
  • the right side shows the state after the sensor element Ax absorbs the odor molecule M1.
  • the organic composition 121 expands, so after absorbing the odor molecule M1, the distance between the conductive particles 122 becomes wider than before absorbing the odor molecule M1, and the electrical resistance, which is an electrical characteristic value of the sensor element Ax, becomes larger.
  • the sensor element Ax has a temperature dependency in which its electrical characteristic value (electrical resistance) changes according to the temperature.
  • electrical characteristic value electrical resistance
  • FIG. 5 is a graph showing the resistance value of a sensor element Ax with a positive resistance coefficient.
  • the temperature adjustment unit 14 supplies electricity to the heater from time t22 to time t23, the temperature of the sensor element Ax rises, and the resistance value also increases according to the temperature rise. Thereafter, when the temperature adjustment unit 14 stops the supply of electricity to the heater at time t23, the temperature of the sensor element Ax falls due to natural cooling, and the resistance value also decreases accordingly.
  • the sensitive section 12 includes negative characteristic sensitive elements that have a negative resistance coefficient in the temperature range of -20°C or more and 50°C or less, and for example, the sensitive elements A1 to A11 correspond to the negative characteristic sensitive elements.
  • the sensitive section 12 also includes positive characteristic sensitive elements that have a positive resistance coefficient in the temperature range of -20°C or more and 50°C or less, and for example, the sensitive elements A12 to A16 correspond to the positive characteristic sensitive elements.
  • the temperature sensor 13 includes, for example, a resistance temperature detector whose resistance value changes according to temperature.
  • the temperature sensor 13 is disposed, for example, in the accommodation space 190, and detects the temperature inside the accommodation space 190 as the temperature of the sensing part 12.
  • the temperature sensor 13 outputs the detected value of the temperature of the sensing part 12 to the control unit 11.
  • the temperature adjustment unit 14 includes, for example, a heater provided on the substrate 120 on which the sensitive part 12 is provided, and a drive circuit that passes a current through the heater.
  • the temperature adjustment unit 14 heats or cools the sensitive part 12 by controlling the current value of the current flowing through the heater based on a control signal input from the control unit 11. Note that in this embodiment, the temperature adjustment unit 14 cools the temperature of the sensitive part 12 naturally by stopping the flow of electricity to the heater. Note that the temperature adjustment unit 14 may heat and cool the sensitive part 12 using, for example, a Peltier element.
  • the pressure sensor 15 includes, for example, a piezoelectric element that converts pressure into an electrical signal.
  • the pressure sensor 15 is disposed in the storage space 190, and outputs a detection signal corresponding to the pressure inside the storage space 190 (i.e., air pressure) to the control unit 11.
  • the distance sensor 16 is, for example, an ultrasonic sensor that measures the distance to an object in a non-contact manner based on the time between emitting ultrasonic waves and receiving the reflected waves by the object.
  • the distance sensor 16 is provided on the surface of the housing 19 where the air vent 191 opens. Therefore, when the subject blows breath into the air vent 191, the distance sensor 16 can detect the distance from the sensitive part 12 to the subject's mouth (or face). The distance sensor 16 outputs the distance detection result to the control unit 11.
  • the humidity sensor 17 includes, for example, a moisture-sensitive material whose resistance value changes by absorbing or desorbing moisture, and outputs a detection signal according to the resistance value of the moisture-sensitive material.
  • the humidity sensor 17 is disposed in the storage space 190. When breath is blown into the storage space 190, the humidity sensor 17 outputs a detection signal according to the humidity of the breath to the control unit 11.
  • the humidity sensor 17 may include a moisture-sensitive material whose capacitance value changes by absorbing or desorbing moisture, and output a detection signal according to the capacitance value of the moisture-sensitive material.
  • the communication unit 18 communicates with the electronic device 20.
  • the communication unit 18 communicates with the electronic device 20 using a communication method that complies with the USB standard, for example.
  • the communication method between the communication unit 18 and the electronic device 20 is not limited to a communication method that complies with the USB standard, and can be changed as appropriate.
  • the control unit 11 is a control circuit that controls the overall operation of the sensor module 10.
  • the control unit 11 can be realized, for example, by a computer system including one or more processors (microprocessors) and one or more memories.
  • the one or more processors execute one or more programs (application software) stored in one or more memories to function as the control unit 11.
  • the programs are, for example, pre-recorded in the internal memory of the control unit 11, but may also be provided via a telecommunications line such as the Internet, or recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • the control unit 11 outputs the electrical characteristic values of the sensory unit 12 to the electronic device 20, and controls the temperature adjustment unit 14 based on temperature control information input from the electronic device 20.
  • the control unit 11 outputs a control signal to the temperature adjustment unit 14 based on a temperature control signal received by the communication unit 18 from the electronic device 20, and causes the temperature adjustment unit 14 to change the temperature of the sensory unit 12 over time in a predetermined temperature change pattern.
  • the control unit 11 acquires the detection signal of the sensory unit 12 and the detection signals of the temperature sensor 13, pressure sensor 15, distance sensor 16, and humidity sensor 17 at appropriate timing, and outputs them to the electronic device 20 via the communication unit 18.
  • the upper graph of FIG. 7 shows an example of a temperature change pattern that changes the temperature of the sensitive part 12 during the measurement period TA.
  • the temperature change pattern of the sensitive part 12 during the measurement period TA includes at least a temperature rise period TA1 during which the temperature of the sensitive part 12 rises, and a temperature fall period TA2 during which the temperature of the sensitive part 12 falls. More specifically, during the temperature rise period TA1, the temperature of the sensitive part 12 is raised from temperature T1 (the temperature when not heated by the heater, e.g., 25°C) to temperature T2 (e.g., 40°C) from time t1 to time t2 by controlling the heat generation amount of the heater of the temperature adjustment unit 14.
  • the temperature of the sensitive part 12 When the temperature of the sensitive part 12 reaches temperature T2, the temperature of the sensitive part 12 is maintained at temperature T2 until time t4. Thereafter, from time t4 to time t5, the temperature of the sensitive part 12 is increased from temperature T2 to temperature T3 (e.g., 70°C), and when the temperature of the sensitive part 12 reaches temperature T3, the temperature of the sensitive part 12 is maintained at temperature T3 until time t8. In the temperature-lowering period TA2, from time t8 to time t9, the temperature of the sensitive part 12 is lowered from temperature T3 to temperature T2 by controlling the heat generation amount of the heater of the temperature adjustment part 14. When the temperature of the sensitive part 12 reaches temperature T2, the temperature of the sensitive part 12 is maintained at temperature T2 until time t11.
  • T3 e.g. 70°C
  • the temperature adjustment part 14 stops the heater from generating heat, thereby lowering the temperature of the sensitive part 12 from temperature T2 to temperature T1.
  • the breath detection system 1 can obtain time series data of the output of the sensitive part 12 during the temperature rise period TA1 and time series data of the output of the sensitive part 12 during the temperature fall period TA2. Therefore, the breath detection system 1 can more accurately detect the properties of the breath based on the time series data of the output (electrical characteristic value) of the sensitive part 12 during the temperature rise period TA1 and the temperature fall period TA2.
  • the electronic device 20 constitutes the breath detection system 1 together with the sensor module 10 .
  • the electronic device 20 is, for example, a smartphone used by the subject.
  • a program (application software) is built into the electronic device 20 to cause the electronic device 20 to execute the breath detection method of this embodiment.
  • the electronic device 20 includes a control unit 21, a camera 22, a display device 23, a speaker 24, a communication unit 25, and a memory unit 26.
  • the display device 23 is, for example, a liquid crystal display, and is disposed on the front surface of the main body 200 of the electronic device 20.
  • the display device 23 can output instruction information to the subject in the form of text or images (still images or moving images).
  • the speaker 24 is housed inside the main body 200.
  • the speaker 24 can output instruction information to the subject by voice.
  • Camera 22 is a front camera located on the front side of main body 200. Camera 22 can capture an image of the subject's mouth as he or she blows breath into air vent 191 of sensor module 10 attached to main body 200.
  • the communication unit 25 communicates with the sensor module 10.
  • the communication unit 25 communicates with the sensor module 10 using a communication method that complies with the USB standard, for example.
  • the communication method between the communication unit 25 and the sensor module 10 is not limited to a communication method that complies with the USB standard, and can be changed as appropriate.
  • the memory unit 26 includes one or more storage devices.
  • the storage device is, for example, a RAM, a ROM, or an EEPROM.
  • the memory unit 26 stores a trained model used to determine the characteristics of the breath.
  • the trained model is generated by, for example, using time series data of the output of the sensory unit 12 when breath is blown onto the sensory unit 12 during a measurement period TA in which the temperature of the sensory unit 12 is changed according to a predetermined temperature change pattern as training data, and having an artificial intelligence program (algorithm) learn the relationship between the time series data of the output of the sensory unit 12 and the characteristics of the breath by machine learning.
  • the artificial intelligence program is a machine learning model, and for example, a neural network, which is a type of hierarchical model, is used.
  • the trained model may be generated by the breath detection system 1, but may also be generated by a learning system other than the breath detection system 1.
  • the control unit 21 is a control circuit that controls the overall operation of the electronic device 20.
  • the control unit 21 can be realized, for example, by a computer system including one or more processors (microprocessors) and one or more memories.
  • the one or more processors execute one or more programs (applications) stored in one or more memories to function as the control unit 21.
  • the programs are, for example, pre-recorded in the internal memory of the control unit 21, but may also be provided via a telecommunications line such as the Internet, or recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • the control unit 21 has the functions of, for example, a temperature control unit 31, an acquisition unit 32, an instruction information output unit 33, a display control unit 34, a judgment unit 35, an exhalation judgment unit 36, and a judgment result output unit 37.
  • a temperature control unit 31 an acquisition unit 32, an instruction information output unit 33, a display control unit 34, a judgment unit 35, an exhalation judgment unit 36, and a judgment result output unit 37.
  • the temperature control unit 31, the acquisition unit 32, the instruction information output unit 33, the display control unit 34, the judgment unit 35, the exhalation judgment unit 36, and the judgment result output unit 37 merely indicate functions realized by the control unit 21, and do not necessarily indicate actual configurations.
  • the temperature control unit 31 outputs a temperature control signal to the sensor module 10 via the communication unit 25, thereby causing the temperature adjustment unit 14 to change the temperature of the sensitive unit 12.
  • the temperature control unit 31 outputs a temperature control signal to the sensor module 10 that changes the temperature of the sensitive unit 12 over time in a predetermined temperature change pattern, and causes the temperature adjustment unit 14 to change the temperature of the sensitive unit 12 over time in the predetermined temperature change pattern.
  • the acquisition unit 32 acquires breath-related information related to the state of the subject blowing breath onto the sensing unit 12 during the measurement period TA.
  • the acquisition unit 32 generates image information of the subject's face by image processing the image of the subject's face captured by the camera 22, and acquires the image of the subject's face as breath-related information.
  • the image of the subject's face is not limited to an image that captures the entire face, but may be an image that captures at least the area around the mouth.
  • the acquisition unit 32 performs an acquisition step of acquiring image information of the subject's mouth as breath-related information by image processing the image of the camera 22 that captures the subject's face.
  • the acquisition unit 32 also acquires the pressure detection value as breath-related information from the pressure sensor 15 of the sensor module 10 via the communication unit 25. That is, the acquisition unit 32 performs an acquisition step of acquiring the pressure detection value as breath-related information from the pressure sensor 15 that detects the air pressure in the accommodation chamber 190 that accommodates the sensitive unit 12.
  • the acquisition unit 32 also acquires the distance detection value from the distance sensor 16 of the sensor module 10 via the communication unit 25 as breath-related information. In other words, the acquisition unit 32 performs an acquisition step of acquiring the distance detection value from the distance sensor 16 that detects the distance between the subject and the sensitive unit 12 as breath-related information.
  • the acquisition unit 32 also acquires the detected humidity value from the humidity sensor 17 of the sensor module 10 via the communication unit 25 as breath-related information.
  • the acquisition unit 32 acquires, as breath-related information, an image of the subject's face, the detected pressure value of the accommodation space 190, the detected distance value, and the detected humidity value of the accommodation space 190. Note that it is not essential for the acquisition unit 32 to acquire all of this information, and it is sufficient to acquire, as breath-related information, at least one of the image of the subject's face, the detected pressure value of the accommodation space 190, the detected distance value, and the detected humidity value of the breath.
  • the instruction information output unit 33 outputs instruction information instructing the subject how to blow the exhaled air onto the sensitive unit 12 during the discharge period set corresponding to the temperature change pattern.
  • the instruction information output unit 33 performs an instruction information output step of outputting instruction information on how to open the subject's mouth based on image information, for example.
  • the instruction information output unit 33 also performs an instruction information output step of outputting instruction information on the strength with which to blow the exhaled air based on the pressure detection value of the pressure sensor 15.
  • the instruction information output unit 33 also performs an instruction information output step of outputting instruction information on the distance between the subject and the sensitive unit 12 so that the distance between the subject and the sensitive unit 12 falls within a predetermined distance range based on the distance detection value.
  • Figure 7 is a graph showing an example of the temperature of the sensitive part 12 and the change over time in the resistance value of a certain sensitive element Ax during a measurement period TA in which breath measurement is performed.
  • the temperature change pattern of the sensitive part 12 during the measurement period TA includes a temperature rise period TA1 in which the temperature of the sensitive part 12 is raised, and a temperature fall period TA2 in which the temperature of the sensitive part 12 is lowered. Therefore, the discharge period includes a first discharge period TB1 set in the temperature rise period TA1, and a second discharge period TB2 including the temperature fall period TA2.
  • the first discharge period TB1 is set to the period from time t3 when the temperature of the sensitive part 12 stabilizes at temperature T2 to time t6 when the temperature rises to temperature T3 and the output of the sensitive part 12 stabilizes.
  • the second discharge period TB2 is set to a period from time t7 after the first discharge period TB1 ends and the output of the sensitive section 12 stabilizes, to time t10 when the temperature of the sensitive section 12 drops to temperature T2 and the output of the sensitive section 12 stabilizes.
  • the instruction information output section 33 may change the content of the instruction information based on the breath-related information acquired by the acquisition section 32.
  • the display control unit 34 outputs image data to the display device 23, thereby displaying the desired display content on the screen of the display device 23.
  • the display control unit 34 generates image data to be output to the display device 23 based on the instruction information output by the instruction information output unit 33, and displays the instruction information output by the instruction information output unit 33 on the screen of the display device 23.
  • the determination unit 35 determines whether or not breath is being blown onto the sensitive unit 12.
  • the determination unit 35 determines whether or not breath is being blown onto the sensitive unit 12, for example, based on the detection value of the pressure sensor 15 and the detection value of the humidity sensor 17 acquired by the acquisition unit 32.
  • the breath determination unit 36 infers the characteristics of the breath during the measurement period TA by inputting the time series data of the output of the sensing unit 12 when the temperature of the sensing unit 12 is changed according to a predetermined temperature change pattern into the trained model.
  • the breath determination unit 36 is responsible for the inference phase in which the characteristics of the breath are inferred using the trained model.
  • the determination result output unit 37 outputs the determination result of the breath determination unit 36.
  • the determination result output unit 37 outputs the determination result of the breath determination unit 36 by, for example, displaying the determination result of the breath determination unit 36 on the display device 23.
  • the electronic device 20 When the sensor module 10 is connected to the electronic device 20 and the subject operates the electronic device 20 to execute the program for breath detection installed in the electronic device 20, the electronic device 20 starts a series of processes for breath detection.
  • the acquisition unit 32 of the electronic device 20 executes an acquisition step of acquiring breath-related information (step ST1). More specifically, the acquisition unit 32 extracts an image of the subject's face from the image of the camera 22 by image processing the image of the camera 22, and acquires image information of the subject's face as breath-related information. Note that it is preferable that the acquisition unit 32 acquires image information indicating the degree of mouth opening (shape and size of the mouth) as image information of the subject's face. The acquisition unit 32 also acquires the detection value of the pressure sensor 15 and the detection value of the distance sensor 16 from the sensor module 10 via the communication unit 25. The acquisition unit 32 may also acquire the detection value of the humidity sensor 17 as breath-related information.
  • the temperature control unit 31 of the electronic device 20 performs a temperature control step of outputting a temperature control signal, which changes the temperature of the sensor unit 12 in a predetermined temperature change pattern, to the sensor module 10 via the communication unit 25 (step ST2).
  • the control unit 11 of the sensor module 10 receives the temperature control signal via the communication unit 18, it outputs a control signal to the temperature adjustment unit 14, which changes the temperature of the sensor unit 12 in accordance with the predetermined temperature change pattern.
  • the instruction information output unit 33 outputs instruction information instructing the subject how to blow breath onto the sensitive area 12 during the discharge periods (the first discharge period TB1 and the second discharge period TB2 described above) that are set corresponding to the temperature change pattern (step ST3).
  • the display control unit 34 creates screen data displaying instructions to the subject based on the instruction information output by the instruction information output unit 33, and outputs the screen data to the display device 23. As a result, an instruction screen displaying instructions to the subject is displayed on the display device 23.
  • FIG. 2 is an example of an instruction screen displayed on the display device 23.
  • the words "Measuring” are displayed at the top of the instruction screen, indicating that the breath is being measured.
  • a facial image P1 of the subject captured by the camera 22 is displayed in the center of the instruction screen.
  • a mark Mk1 indicating the shape and size of the mouth that will result in the desired breath blowing state is displayed superimposed on the facial image P1, based on instruction information indicating the shape and size of the mouth output by the instruction information output unit 33.
  • a progress bar B1 indicating the measurement period TA
  • a character string W1 for displaying in text the exhalation period during which breath is being blown.
  • the progress bar B1 displays the measurement period TA from start to end as a single bar.
  • the position of the cursor CS1 indicates the current point in the measurement period TA, and the position of the cursor CS1 moves to the right as time passes.
  • the character string W1 is, for example, a character string such as "Haaaa haaaaaa" which indicates the state of blowing breath, and the characters for the period during which breath is not being exhaled are displayed in white.
  • an indicator B2 indicating the pressure to be applied when exhaling and an indicator B3 indicating the position of the face are displayed vertically below the face image P1.
  • Indicator B2 displays the pressure when blowing breath as a bar, and a mark Mk2 indicating the allowable pressure range and a cursor CS2 indicating the measurement value of the pressure sensor 15 are displayed.
  • the instruction information output unit 33 since the measurement value of the pressure sensor 15 is below the allowable range, the instruction information output unit 33 displays the words "exhale more strongly" above indicator B2. In other words, the instruction information output unit 33 outputs instruction information regarding the strength with which to blow breath so that the pressure detection value of the pressure sensor 15 falls within a predetermined pressure range (allowable range). Note that the instruction information output unit 33 may also output instruction information regarding the strength with which to blow breath so that the pressure difference between the pressure detection value before blowing breath and the pressure detection value during blowing breath falls within a predetermined pressure range.
  • Indicator B3 displays the distance between the subject's face and the sensitive part 12 when exhaling with a bar, and also displays a mark Mk3 indicating the allowable range of distance and a cursor CS3 indicating the measurement value of the distance sensor 16. In the illustrated example, since the measurement value of the distance sensor 16 is below the allowable range (close), the instruction information output unit 33 displays the words "Please move further away" above indicator B3.
  • the display device 23 of the electronic device 20 displays an instruction screen that displays instruction information in the form of text or images on how to blow breath onto the sensitive area 12, so the subject can blow breath onto the sensitive area 12 in an appropriate manner while looking at the instruction screen.
  • the breath judgment unit 36 judges the breath characteristics by inputting the time series data of the output of the sensing unit 12 during the measurement period TA into the learning model (step ST5).
  • the judgment result output unit 37 outputs the judgment result of the breath characteristics (step ST6).
  • the display control unit 34 can generate screen data that displays the judgment result output by the judgment result output unit 37, and output this screen data to the display device 23, thereby displaying the judgment result of the breath characteristics on the display device 23.
  • the judgment result output unit 37 may display the judgment result regarding the odor of the breath on the display device 23.
  • the judgment result output unit 37 may display the judgment result regarding whether the alcohol concentration in the breath exceeds a reference value on the display device 23.
  • the above embodiment is merely one of various embodiments of the present disclosure.
  • the above embodiment can be modified in various ways depending on the design, etc., as long as the object of the present disclosure can be achieved.
  • a function similar to that of the breath detection system 1 may be embodied in a breath detection method executed by the breath detection system 1, a computer program, or a non-transitory recording medium on which a program is recorded, etc.
  • the breath detection method according to one aspect includes a temperature control step (step ST2) and an instruction information output step (step ST3).
  • the temperature control step controls the temperature of the sensitive part 12 so that the temperature of the sensitive part 12 changes over time in a predetermined temperature change pattern during the measurement period TA.
  • the instruction information output step outputs instruction information that instructs the subject how to blow breath onto the sensitive part 12 during the discharge period (first discharge period TB1 and second discharge period TB2) set corresponding to the temperature change pattern.
  • the breath detection method further includes an acquisition step (step ST1) of acquiring breath-related information related to the state of the subject blowing breath onto the sensitive part 12 during the measurement period TA.
  • the instruction information output step outputs instruction information created based on the breath-related information.
  • the breath detection method may further include an exhalation determination step (step ST5) of determining the properties of the breath based on the electrical characteristic value of the sensitive part 12 during the measurement period TA, and a determination result output step (step ST6) of outputting the determination result of the exhalation determination step.
  • a (computer) program is a program for causing a computer system to execute the breath detection method.
  • the executing entity of the breath detection system 1 or breath detection method in the present disclosure includes a computer system.
  • the computer system is mainly composed of a processor and a memory as hardware.
  • the processor executes a program recorded in the memory of the computer system, thereby realizing the function of the executing entity of the breath detection system 1 or breath detection method in the present disclosure.
  • the program may be pre-recorded in the memory of the computer system, may be provided through a telecommunication line, or may be provided by being recorded on a non-transitory recording medium such as a memory card, an optical disk, or a hard disk drive that can be read by the computer system.
  • the processor of the computer system is composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit (IC) or a large scale integrated circuit (LSI).
  • the integrated circuits such as ICs or LSIs referred to here are called different names depending on the degree of integration, and include integrated circuits called system LSIs, VLSIs (Very Large Scale Integration), or ULSIs (Ultra Large Scale Integration).
  • a field-programmable gate array (FPGA) that is programmed after the LSI is manufactured, or a logic device that allows the reconfiguration of the connection relationships within the LSI or the reconfiguration of the circuit partitions within the LSI, can also be used as a processor.
  • FPGA field-programmable gate array
  • Multiple electronic circuits may be integrated into one chip, or may be distributed across multiple chips. Multiple chips may be integrated into one device, or may be distributed across multiple devices.
  • the computer system referred to here includes a microcontroller having one or more processors and one or more memories.
  • the microcontroller is also composed of one or more electronic circuits including a semiconductor integrated circuit or a large-scale integrated circuit.
  • the breath detection unit 36 may determine the characteristics of the breath using a trained model arranged on the cloud. That is, the breath determination unit 36 of the breath detection system 1 may input the time series data of the output of the sensing unit 12 during the measurement period TA into the trained model on the cloud and obtain a determination result from the trained model on the cloud, thereby determining the characteristics of the breath.
  • the functions of the sensor module 10 may be built into the electronic device 20.
  • control unit 21 may perform a humidity detection step of detecting the humidity of the breath blown onto the sensitive unit 12 based on the detection value acquired from the humidity sensor 17 via the communication unit 25.
  • the judgment unit 35 may then perform a judgment step of judging whether or not the breath is being blown onto the sensitive unit 12 based on the humidity detection result in the humidity detection step. For example, the judgment unit 35 compares the humidity detection result in the humidity detection step with a predetermined humidity range, and judges that the breath is not being blown onto the sensitive unit 12 if the humidity detection result is lower than the predetermined humidity range or higher than the predetermined humidity range.
  • the instruction information output unit 33 outputs instruction information instructing to repeat the measurement, and the characteristics of the breath can be detected in a state in which the breath is appropriately blown onto the sensitive unit 12.
  • the instruction information output unit 33 outputs, as instruction information, information regarding the period during which the subject blows breath into the sensitive unit 12, information regarding the strength of the breath, and information regarding the distance between the subject and the sensitive unit 12, but it is not necessary to output all of this information.
  • the instruction information output unit 33 may output, as instruction information, one or more of the information regarding the period during which the subject blows breath into the sensitive unit 12, information regarding the strength of the breath, and information regarding the distance between the subject and the sensitive unit 12, or may output other information.
  • the breath determination unit 36 may perform a process to determine the person who blew breath based on the breath component pattern.
  • the control unit 21 of the electronic device 20 may use the result of the person determination by the breath determination unit 36 for personal authentication when starting up application software, for example, and may allow only persons who have been granted permission to use the application software to run.
  • the sensitive section 12 has 16 sensitive elements Ax, but the number of sensitive elements Ax can be changed as appropriate.
  • the sensitive section 12 has both negative characteristic sensitive elements and positive characteristic sensitive elements, but the sensitive section 12 may have only negative characteristic sensitive elements or only positive characteristic sensitive elements.
  • the 16 sensitive elements Ax are arranged in 4 rows and 4 columns, but the arrangement of the multiple sensitive elements Ax is not limited to the arrangement in the above embodiment, and the multiple sensitive elements may be arranged in a line, or may be arranged at intervals on one or more concentric circles.
  • the electronic device 20 to which the sensor module 10 is connected is not limited to a smartphone.
  • the electronic device 20 only needs to have a user interface for presenting instruction information to the subject, and may be a tablet-type computer terminal or a dedicated measuring device.
  • the first aspect of the breath detection method includes a temperature control step and an instruction information output step.
  • the temperature control step the temperature of the sensitive part (12) is controlled so that the temperature of the sensitive part (12) changes over time in a predetermined temperature change pattern during the measurement period.
  • instruction information output step instruction information is output that instructs the subject how to blow breath onto the sensitive part (12) during an exhalation period that is set corresponding to the temperature change pattern.
  • This embodiment reduces the possibility that breath measurement will be performed when the breath is not blown properly onto the sensing part (12).
  • the instruction information includes at least one of information regarding the period during which the subject blows breath into the sensitive part (12), information regarding the strength of the breath, and information regarding the distance between the subject and the sensitive part (12).
  • the breath detection method of the third aspect is the first or second aspect, and further includes an acquisition step.
  • breath-related information related to the state of the subject blowing breath onto the sensitive part (12) during the measurement period is acquired.
  • instruction information output step instruction information created based on the breath-related information is output.
  • instruction information can be output based on breath-related information related to the breath blowing state during the measurement period.
  • image information of the subject's mouth is acquired as breath-related information by image processing of an image from a camera (22) that captures the subject's face.
  • instruction information output step instruction information regarding how to open the subject's mouth is output based on the image information.
  • instruction information regarding how the subject should open their mouth can be output based on image information of the subject's mouth.
  • the acquisition step acquires a pressure detection value as breath-related information from a pressure sensor (15) that detects the air pressure in a storage chamber (190) that houses the sensitive part (12).
  • the instruction information output step outputs instruction information regarding the strength with which the breath is blown based on the pressure detection value.
  • instruction information regarding the strength of the breath blowing can be output based on the pressure detection value detected by the pressure sensor (15).
  • the instruction information output step outputs instruction information regarding the strength of the breath blowing so that the pressure detection value falls within a predetermined pressure range.
  • the subject can be instructed on the strength with which to blow breath so that the detected pressure value falls within a predetermined pressure range.
  • the instruction information output step outputs instruction information regarding the strength of the breath blowing so that the pressure difference between the pressure detection value before the breath is blown and the pressure detection value during the breath is within a predetermined pressure range.
  • the subject can be instructed on the strength with which to blow breath so that the pressure difference between the pressure detection value before blowing breath and the pressure detection value during blowing breath falls within a predetermined pressure range.
  • the acquisition step acquires a distance detection value from a distance sensor (16) that detects the distance between the subject and the sensitive part (12) as breath-related information.
  • the instruction information output step outputs instruction information regarding the distance between the subject and the sensitive part (12) based on the distance detection value so that the distance between the subject and the sensitive part (12) falls within a predetermined distance range.
  • the ninth aspect of the breath detection method is any of the first to eighth aspects, and further includes a humidity detection step and a judgment step.
  • the humidity detection step the humidity of the breath blown onto the sensitive part (12) is detected.
  • the judgment step it is judged whether or not the breath is being blown onto the sensitive part (12) based on the humidity detection result in the humidity detection step.
  • instruction information output step instruction information regarding the blowing of the breath is output based on the judgment result in the judgment step.
  • the temperature change pattern includes at least a temperature rise period during which the temperature of the sensitive part (12) rises, and a temperature fall period during which the temperature of the sensitive part (12) falls.
  • the eleventh aspect of the breath detection method is any of the first to tenth aspects and further includes an exhalation determination step and a determination result output step.
  • the exhalation determination step the properties of the exhaled breath are determined based on the electrical characteristic value of the sensitive part (12) during the measurement period.
  • the determination result output step the determination result of the exhalation determination step is output.
  • the characteristics of the exhaled breath can be determined based on the electrical characteristic values of the sensitive part (12) when the temperature of the sensitive part (12) is changed according to a predetermined temperature change pattern.
  • the program of the twelfth aspect is a program for causing a computer system to execute the breath detection method of any one of the first to eleventh aspects.
  • This embodiment reduces the possibility that breath measurement will be performed when the breath is not blown properly onto the sensing part (12).
  • the sensor module (10) of the thirteenth aspect is a sensor module (10) that has a user interface and can be connected to an electronic device that instructs the subject how to blow breath onto the sensitive part (12).
  • the sensor module (10) includes a sensitive part (12), a temperature adjustment part (14) that performs at least one of heating and cooling of the sensitive part (12), and a housing (19) that houses the sensitive part (12) and the temperature adjustment part (14) and that can be detachably attached to the electronic device (20).
  • This embodiment reduces the possibility that breath measurement will be performed when the breath is not blown properly onto the sensing part (12).
  • the sensor module (10) of the 14th aspect is the 13th aspect, and further includes a control unit (11) that outputs the electrical characteristic value of the sensing unit (12) to the electronic device (20) and controls the temperature adjustment unit based on temperature control information input from the electronic device (20).
  • This embodiment reduces the possibility that breath measurement will be performed when the breath is not blown properly onto the sensing part (12).
  • various configurations (including modified examples) of the breath detection system (1) according to the above embodiment can be embodied as a breath detection method, a (computer) program, or a non-transitory recording medium on which a program is recorded, etc.
  • the configurations according to the second to eleventh aspects are not essential for the breath detection method and may be omitted as appropriate. Furthermore, the configuration according to the fourteenth aspect is not essential for the sensor module (10) and may be omitted as appropriate.

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Abstract

本開示の目的は、感応部に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することである。呼気検出方法は、温度制御ステップ（ＳＴ１）と、指示情報出力ステップ（ＳＴ３）と、を含む。温度制御ステップ（ＳＴ１）は、測定期間において、感応部の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように感応部の温度を制御する。指示情報出力ステップ（ＳＴ３）では、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間に、感応部への呼気の吹きかけ方を被験者に指示するための指示情報を出力する。

Description

呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュール
　本開示は、呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュールに関する。より詳細には、本開示は、呼気の性状、又は呼気中の対象ガスの状態を測定する呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュールに関する。
　特許文献１は、圧力検出部と、温度センサと、判断部とを備える呼気検出装置を開示する。圧力検出部は、呼気吹付部が受ける圧力を検出して信号を出力する。温度センサは、呼気吹付部の温度を検知する。判断部は、圧力検出部が出力した信号および温度センサが出力した信号をそれぞれの判断基準と比較した結果に基づいて、呼気吹付部に呼気が吹き付けられたか否かを判断する。
　呼気の性状、又は呼気中の対象ガスの状態を検出するにあたり、感応部に対する呼気の吹きかけ方が不適切であると、呼気の測定を正しく行えない可能性がある。
特開２０１５－２３２６５４号公報
　本開示の目的は、感応部に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減できる呼気検出方法、プログラム、及びセンサモジュールを提供することにある。
　本開示の一態様の呼気検出方法は、温度制御ステップと、指示情報出力ステップと、を含む。前記温度制御ステップは、測定期間において、感応部の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように前記感応部の温度を制御する。前記指示情報出力ステップは、前記温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における前記感応部への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する。
　本開示の一態様のプログラムは、コンピュータシステムに、前記呼気検出方法を実行させるためのプログラムである。
　本開示の一態様のセンサモジュールは、ユーザインタフェースを備え感応部への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する電子機器に接続可能なセンサモジュールである。前記センサモジュールは、前記感応部と、前記感応部の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度調整部と、前記感応部及び前記温度調整部を収容し、前記電子機器に着脱自在に取り付けられる筐体と、を備える。
図１は、本開示の一実施形態に係るセンサモジュール、及び、センサモジュールが接続される電子機器を備える呼気検出システムの概略的なブロック図である。 図２は、同上のセンサモジュールが電子機器に取り付けられた状態の正面図である。 図３は、同上のセンサモジュールが備える感応部の概略的な説明図である。 図４は、同上の感応部が検出対象の分子を吸収する前と吸収した後の状態をそれぞれ示す概略的な説明図である。 図５は、同上の感応部の温度を変化させた場合に、感応部が備える正特性感応素子の抵抗値の時間変化を示すグラフである。 図６は、同上の呼気検出システムの測定動作を説明するフローチャートである。 図７は、同上の感応部の測定期間における温度及び抵抗値の時間変化を示すグラフである。
　以下、場合によって図面を参照しながら、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、各要素の寸法比率は図面に図示された比率に限られるものではない。
　本明細書において例示する材料は特に断らない限り、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
　（実施形態）
　（１）概要
　図１は、本実施形態に係る呼気検出システム１の概略的なシステム構成図である。
　呼気検出システム１は、センサモジュール１０と、センサモジュール１０が取り付けられる電子機器２０とを有する。呼気検出システム１は、センサモジュール１０が有する感応部１２に被験者が吹きかけた呼気の性状、又は呼気中の対象ガスの状態を検出する。ここにおいて、呼気検出システム１が検出する「呼気の性状、又は呼気中の対象ガスの状態」とは、例えば、呼気の匂い（口臭）の有無、測定対象である対象ガスの状態、より詳細には、呼気中のアルコール濃度、個人の特定に利用可能な呼気中の分子の種類及び組成、特定の疾患によって発生する呼気中の分子の種類及び組成、等を含み得る。なお、呼気検出システム１が呼気の性状として呼気の匂いを検出する場合、検出対象の匂いは、例えば、メタン、アセトン、エタノール、イソプレン、エタン、ペンタン、ベンズアルデヒド（Benzaldehyde）、ノナナール（Nonanal）、ピロール（Pyrrol）等の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）及びアンモニア等の匂い分子を含み得る。
　センサモジュール１０は、ユーザインタフェースを備える電子機器２０に接続可能である。
　センサモジュール１０は、感応部１２と、温度調整部１４と、筐体１９（図２参照）と、を備える。
　温度調整部１４は、感応部１２の加熱と冷却の少なくとも一方を行う。
　筐体１９は、感応部１２及び温度調整部１４を収容し、電子機器２０に着脱自在に取り付けられる。
　呼気検出システム１が実行する呼気検出方法は、温度制御ステップと、指示情報出力ステップと、を含む。
　温度制御ステップは、測定期間において、感応部１２の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように感応部１２の温度を制御する。
　指示情報出力ステップは、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における感応部１２への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する。
　ここにおいて、感応部１２への呼気の吹きかけ方とは、感応部１２に呼気を吹きかけるタイミング、感応部１２に吹きかける呼気の強さ、感応部１２と被験者の口（顔）との間の距離、のうち少なくとも一つを含む。指示情報は、感応部１２に呼気を吹きかけるタイミング、感応部１２に吹きかける呼気の強さ、感応部１２と被験者の口（顔）との間の距離、のうち少なくとも一つを被験者に指示する情報である。つまり、指示情報は、被験者が感応部１２に呼気を吹きかける期間に関する情報、呼気の強さに関する情報、及び、被験者と感応部１２との間の距離に関する情報のうち少なくとも一つを含むことが好ましい。電子機器２０が備えるユーザインタフェースは、指示情報出力ステップで出力された指示情報を、被験者に提示可能なデバイスである。ユーザインタフェースは、例えば、指示情報を文字又は画像で表示する表示デバイス、及び、指示情報を音声で出力するスピーカのうち少なくとも一つを含み得る。
　本実施形態の呼気検出システム１では、温度制御ステップにより、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで経時的に変化させている。そして、指示情報出力ステップにより、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における感応部１２への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力するので、指示情報で指示した吹きかけ方で被験者に呼気を吹きかけさせることができる。これにより、感応部１２の温度変化パターンに適した吹きかけ方で感応部１２に呼気を吹きかけた状態での感応部１２の出力に基づいて呼気の性状を測定することができる。よって、本実施形態の呼気検出方法では、感応部１２に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　（２）詳細
　（２．１）構成
　本実施形態の呼気検出システム１は、図１に示すように、上述のセンサモジュール１０と、電子機器２０と、を備える。電子機器２０は、例えば被験者が使用するスマートフォンである。
　（２．１．１）センサモジュール
　センサモジュール１０は、上述のように、感応部１２と、温度調整部１４と、筐体１９と、を備える。センサモジュール１０は、温度センサ１３と、圧力センサ１５と、距離センサ１６と、湿度センサ１７と、制御部１１と、通信部１８と、を更に備える。
　筐体１９は、感応部１２と、温度調整部１４と、温度センサ１３と、圧力センサ１５と、距離センサ１６と、湿度センサ１７と、制御部１１と、通信部１８と、を収容する。すなわち、筐体１９の内部には、感応部１２と、温度調整部１４と、温度センサ１３と、圧力センサ１５と、湿度センサ１７と、を少なくとも収容する収容空間（収容室とも言う。）１９０が設けられている。筐体１９の表面には、収容空間１９０と筐体１９の外部空間とを繋ぐ複数の通気孔１９１が設けられている。被験者が通気孔１９１に呼気を吹き込むと、通気孔１９１を通して収容空間１９０に呼気が吹き込まれる。
　なお、筐体１９には、例えば、電子機器２０が備えるＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したコネクタに接続可能なコネクタ１９２が設けられている。筐体１９に設けられたコネクタ１９２を、電子機器２０が備えるコネクタに接続することによって、筐体１９が電子機器２０に取り付けられる。筐体１９が電子機器２０に接続された状態では、電子機器２０からセンサモジュール１０に電力が供給される。つまり、センサモジュール１０は、電子機器２０から電力供給を受けて動作する。
　本実施形態では、電子機器２０において表示デバイス２３が設けられた面を前面といい、筐体１９が電子機器２０に取り付けられた状態で、筐体１９の前面に通気孔１９１が設けられている。
　感応部１２は、図３に示すように、互いに感応特性が異なる複数の感応素子Ａｘを有している。本実施形態では感応部１２が１６個の感応素子Ａｘを有しており、以下では１６個の感応素子Ａｘの各々を感応素子Ａ１～Ａ１６と表記する場合もある。１６個の感応素子Ａ１～Ａ１６は、平板状の基板１２０の一方の主面に４行４列に並べて配置されている。なお、基板１２０の他方の主面には、基板１２０に配置された感応素子Ａ１～Ａ１６を加熱するためのヒータが設けられている。つまり、本実施形態では、基板１２０に設けられたヒータにより温度調整部１４が実現される。
　感応部１２が有する複数の感応素子Ａｘの各々は、図３及び図４に示すように、呼気に含まれる検出対象の分子に対して感度を有する有機材料を円盤状に成形した有機組成物１２１と、有機組成物１２１の中に分散された導電性粒子１２２とを有して膜状に形成されている。感応素子Ａｘに、検出対象の分子を含む呼気が吹きかけられると、検出対象の分子を有機組成物１２１が吸収して膨張する。図４において、左側の図は感応素子Ａｘが匂い分子Ｍ１を吸収する前の状態を示し、右側の図は感応素子Ａｘが匂い分子Ｍ１を吸収した後の状態を示している。感応素子Ａｘが匂い分子Ｍ１を吸収すると有機組成物１２１が膨張するので、匂い分子Ｍ１を吸収した後は、匂い分子Ｍ１を吸収する前に比べて、導電性粒子１２２同士の間隔が広がった状態となり、感応素子Ａｘの電気的特性値である電気抵抗が大きくなる。
　なお、感応素子Ａｘは、温度に応じて電気的特性値（電気抵抗）が変化する温度依存性を有している。ここで、感応素子Ａｘには、温度上昇に応じて電気抵抗が増加する正の抵抗係数を有する感応素子Ａｘと、温度上昇に応じて電気抵抗が低下する負の抵抗係数を有する感応素子Ａｘと、がある。図５は、正の抵抗係数を有する感応素子Ａｘの抵抗値を示すグラフである。時点ｔ２１から時点ｔ２２までの期間では、温度調整部１４がヒータへの通電を停止しており、感応素子Ａｘの抵抗値は一定となっている。時点ｔ２２から時点ｔ２３まで、温度調整部１４がヒータに通電すると、感応素子Ａｘの温度が上昇し、温度上昇に応じて抵抗値も増加する。その後、時点ｔ２３で温度調整部１４がヒータへの通電を停止すると、感応素子Ａｘの温度が自然空冷により低下し、それに応じて抵抗値も減少する。
　本実施形態では、感応部１２は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で負の抵抗係数を有する負特性感応素子を含んでおり、例えば、感応素子Ａ１～Ａ１１が負特性感応素子に該当する。また、感応部１２は、－２０℃以上かつ５０℃以下の温度領域で正の抵抗係数を有する正特性感応素子を含んでおり、例えば、感応素子Ａ１２～Ａ１６が正特性感応素子に該当している。
　温度センサ１３は、例えば、温度に応じて抵抗値が変化する測温抵抗体を含む。温度センサ１３は、例えば、収容空間１９０に配置され、収容空間１９０の内部の温度を、感応部１２の温度として検出する。温度センサ１３は、感応部１２の温度の検出値を制御部１１に出力する。
　温度調整部１４は、例えば、感応部１２が設けられた基板１２０に設けられたヒータと、ヒータに電流を流す駆動回路と、を含む。温度調整部１４は、制御部１１から入力させる制御信号に基づいて、ヒータに流れる電流の電流値を制御することによって、感応部１２を加熱又は冷却する。なお、本実施形態では、温度調整部１４は、ヒータへの通電を停止することによって、感応部１２の温度を自然空冷する。なお、温度調整部１４は、例えばペルチェ素子を用いて感応部１２の加熱と冷却を行ってもよい。
　圧力センサ１５は、例えば、圧力を電気信号に変換する圧電素子を含む。圧力センサ１５は、収容空間１９０に配置され、収容空間１９０の内部の圧力（すなわち気圧）に応じた検知信号を制御部１１に出力する。
　距離センサ１６は、例えば、超音波を放射してから、物体による反射波を受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を非接触で測定する超音波方式のセンサである。距離センサ１６は、筐体１９において通気孔１９１が開口する面に設けられている。したがって、被験者が通気孔１９１に呼気を吹きかける際には、距離センサ１６は、感応部１２と被験者の口（又は顔）までの距離を検出することができる。距離センサ１６は、距離の検出結果を制御部１１に出力する。
　湿度センサ１７は、例えば、水分を吸収又は脱離することによって抵抗値が変化する感湿材料を含み、感湿材料の抵抗値に応じた検知信号を出力する。湿度センサ１７は、収容空間１９０に配置されている。収容空間１９０に呼気が吹き込まれると、湿度センサ１７は、呼気の湿度に応じた検知信号を制御部１１に出力する。なお、湿度センサ１７は、水分を吸収又は脱離することによって静電容量値が変化する感湿材料を含み、感湿材料の静電容量値に応じた検知信号を出力するものでもよい。
　通信部１８は、電子機器２０との間で通信を行う。通信部１８は、例えばＵＳＢ規格に準拠した通信方式で電子機器２０との間で通信を行う。なお、通信部１８と電子機器２０との間の通信方式はＵＳＢ規格に準拠した通信方式に限定されず、適宜変更が可能である。
　制御部１１は、センサモジュール１０の全体の動作を制御する制御回路である。制御部１１は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラム（アプリケーションソフトウェア）を実行することで、制御部１１として機能する。プログラムは、例えば制御部１１の内部メモリ等に予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
　制御部１１は、電子機器２０に対して、感応部１２の電気的特性値を出力し、電子機器２０から入力される温度制御情報に基づいて温度調整部１４を制御する。より詳細には、制御部１１は、例えば、測定期間において、通信部１８が電子機器２０から受信した温度制御信号に基づいて、温度調整部１４に制御信号を出力し、温度調整部１４により感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで経時的に変化させる。また、制御部１１は、測定期間において、感応部１２の検出信号、及び、温度センサ１３、圧力センサ１５、距離センサ１６、湿度センサ１７の検出信号を適宜のタイミングで取得し、通信部１８を介して電子機器２０に出力する。
　ところで、図７の上段のグラフは、測定期間ＴＡにおいて、感応部１２の温度を変化させる温度変化パターンの一例を示している。測定期間ＴＡにおける感応部１２の温度変化パターンは、感応部１２の温度が上昇する昇温期間ＴＡ１と、感応部１２の温度が低下する降温期間ＴＡ２とを少なくとも含むことが好ましい。より詳細には、昇温期間ＴＡ１では、温度調整部１４が有するヒータの発熱量を制御することによって、感応部１２の温度を時点ｔ１から時点ｔ２にかけて温度Ｔ１（ヒータで加熱していないときの温度であり、例えば２５℃）から温度Ｔ２（例えば４０℃）まで上昇させる。感応部１２の温度が温度Ｔ２に達すると、感応部１２の温度を時点ｔ４まで温度Ｔ２に維持する。その後、時点ｔ４から時点ｔ５にかけて、感応部１２の温度を温度Ｔ２から温度Ｔ３（例えば７０℃）まで上昇させ、感応部１２の温度が温度Ｔ３に達すると、感応部１２の温度を時点ｔ８まで温度Ｔ３に維持する。降温期間ＴＡ２では、時点ｔ８から時点ｔ９にかけて、温度調整部１４が有するヒータの発熱量を制御することによって、感応部１２の温度を温度Ｔ３から温度Ｔ２まで低下させる。感応部１２の温度が温度Ｔ２に達すると、感応部１２の温度を時点ｔ１１まで温度Ｔ２に維持する。そして、時点ｔ１１を過ぎると、温度調整部１４がヒータの発熱を停止させることで、感応部１２の温度を温度Ｔ２から温度Ｔ１まで低下させている。測定期間ＴＡにおいて感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで変化させることによって、呼気検出システム１は、昇温期間ＴＡ１における感応部１２の出力の時系列データと、降温期間ＴＡ２における感応部１２の出力の時系列データと、を取得できる。よって、呼気検出システム１は、昇温期間ＴＡ１及び降温期間ＴＡ２における感応部１２の出力（電気的特性値）の時系列データに基づいて呼気の性状をより正確に検出することができる。
　（２．１．２）電子機器
　電子機器２０は、センサモジュール１０とともに呼気検出システム１を構成する。
　電子機器２０は、例えば、被験者が使用するスマートフォンである。電子機器２０には、本実施形態の呼気検出方法を電子機器２０に実行させるためのプログラム（アプリケーションソフトウェア）が組み込まれている。
　電子機器２０は、制御部２１と、カメラ２２と、表示デバイス２３と、スピーカ２４と、通信部２５と、記憶部２６と、を備える。
　表示デバイス２３は、例えば液晶ディスプレイであり、電子機器２０の本体２００の前面に配置されている。表示デバイス２３は、被験者への指示情報を、文字又は画像（静止画像又は動画像）で出力することができる。
　スピーカ２４は、本体２００の内部に収容されている。スピーカ２４は、被験者への指示情報を音声で出力することができる。
　カメラ２２は、本体２００の前面に配置されたフロントカメラである。カメラ２２は、本体２００に取り付けられたセンサモジュール１０の通気孔１９１に呼気を吹きかける被験者の口を撮影可能である。
　通信部２５は、センサモジュール１０との間で通信を行う。通信部２５は、例えばＵＳＢ規格に準拠した通信方式でセンサモジュール１０との間で通信を行う。なお、通信部２５とセンサモジュール１０との間の通信方式はＵＳＢ規格に準拠した通信方式に限定されず、適宜変更が可能である。
　記憶部２６は、１以上の記憶装置を含む。記憶装置は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等である。記憶部２６は、呼気の性状を判定するために用いる学習済みモデル等を記憶する。学習済みモデルは、例えば、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで変化させる測定期間ＴＡに感応部１２に呼気を吹きかけたときの感応部１２の出力の時系列データを学習データとして、人工知能のプログラム（アルゴリズム）に、感応部１２の出力の時系列データと呼気の性状との関係を機械学習させることによって生成される。人工知能のプログラムは、機械学習のモデルであって、例えば、階層モデルの一種であるニューラルネットワークが用いられる。学習済みモデルは、呼気検出システム１によって生成されてもよいが、呼気検出システム１以外の学習システムで生成されてもよい。
　制御部２１は、電子機器２０の全体の動作を制御する制御回路である。制御部２１は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラム（アプリケーション）を実行することで、制御部２１として機能する。プログラムは、例えば制御部２１の内部メモリ等に予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
　制御部２１は、例えば、温度制御部３１、取得部３２、指示情報出力部３３、表示制御部３４、判断部３５、呼気判定部３６、及び判定結果出力部３７の機能を有する。なお、温度制御部３１、取得部３２、指示情報出力部３３、表示制御部３４、判断部３５、呼気判定部３６、及び判定結果出力部３７は、制御部２１によって実現される機能を示しているに過ぎず、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。
　温度制御部３１は、通信部２５を介してセンサモジュール１０に温度制御信号を出力することによって、温度調整部１４により感応部１２の温度を変化させる。温度制御部３１は、測定期間ＴＡにおいて、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで経時的に変化させる温度制御信号をセンサモジュール１０に出力し、温度調整部１４により感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで経時的に変化させる。
　取得部３２は、測定期間ＴＡにおいて、被験者による感応部１２への呼気の吹きかけ状態に関連する呼気関連情報を取得する。本実施形態では、取得部３２は、カメラ２２が撮影した被験者の顔の画像を画像処理することによって被験者の顔の画像情報を生成しており、被験者の顔の画像を呼気関連情報として取得する。なお、被験者の顔の画像は、顔の全体を写した画像に限定されず、少なくとも口の周辺を写した画像であればよい。つまり、取得部３２は、被験者の顔を撮影するカメラ２２の画像を画像処理することによって、被験者の口の画像情報を呼気関連情報として取得する取得ステップを行う。
　また、取得部３２は、センサモジュール１０の圧力センサ１５から通信部２５を介して圧力検出値を呼気関連情報として取得する。つまり、取得部３２は、感応部１２を収容する収容室１９０内の気圧を検出する圧力センサ１５から圧力検出値を呼気関連情報として取得する取得ステップを行う。
　また、取得部３２は、センサモジュール１０の距離センサ１６から通信部２５を介して距離の検出値を呼気関連情報として取得する。つまり、取得部３２は、被験者と感応部１２との間の距離を検出する距離センサ１６から距離検出値を呼気関連情報として取得する取得ステップを行う。
　また、取得部３２は、センサモジュール１０の湿度センサ１７から通信部２５を介して湿度の検出値を呼気関連情報として取得する。このように、本実施形態では、取得部３２は、呼気関連情報として、被験者の顔の画像と、収容空間１９０の圧力の検出値と、距離の検出値と、収容空間１９０の湿度の検出値と、を取得する。なお、取得部３２がこれらの情報を全て取得することは必須ではなく、呼気関連情報として、被験者の顔の画像、収容空間１９０の圧力の検出値、距離の検出値、及び、呼気の湿度の検出値のうち少なくとも一つを取得すればよい。
　指示情報出力部３３は、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における感応部１２への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する。指示情報出力部３３は、例えば、画像情報に基づいて被験者の口の開け方に関する指示情報を出力する指示情報出力ステップを行う。また、指示情報出力部３３は、圧力センサ１５の圧力検出値に基づいて呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力する指示情報出力ステップを行う。ここにおいて、指示情報出力部３３は、圧力センサ１５の圧力検出値が所定の圧力範囲（許容範囲）に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力することが好ましい。また、指示情報出力部３３は、距離検出値に基づいて被験者と感応部１２との間の距離が所定の距離範囲に収まるように、被験者と感応部１２との間の距離に関する指示情報を出力する指示情報出力ステップを行う。
　図７は、呼気の測定を行う測定期間ＴＡにおける、感応部１２の温度と、ある感応素子Ａｘの抵抗値の時間変化の一例を示すグラフである。本実施形態では、測定期間ＴＡにおける感応部１２の温度変化パターン（図７参照）が、感応部１２の温度を昇温させる昇温期間ＴＡ１と、感応部１２の温度を降温させる降温期間ＴＡ２と、を含んでいる。そのため、吐出期間は、昇温期間ＴＡ１に設定された第１吐出期間ＴＢ１と、降温期間ＴＡ２を含む第２吐出期間ＴＢ２と、を含んでいる。第１吐出期間ＴＢ１は、感応部１２の温度が温度Ｔ２に安定した時点ｔ３から、温度Ｔ３に昇温して感応部１２の出力が安定した時点ｔ６までの期間に設定されている。第２吐出期間ＴＢ２は、第１吐出期間ＴＢ１が終了して感応部１２の出力が安定した後の時点ｔ７から、感応部１２の温度が温度Ｔ２まで低下して感応部１２の出力が安定した時点ｔ１０までの期間に設定されている。なお、指示情報出力部３３は、取得部３２が取得した呼気関連情報に基づいて、指示情報の内容を変更してもよい。
　表示制御部３４は、表示デバイス２３に画像データを出力することによって、表示デバイス２３の画面に所望の表示内容を表示させる。表示制御部３４は、指示情報出力部３３が出力した指示情報に基づいて、表示デバイス２３に出力する画像データを生成しており、表示デバイス２３の画面に、指示情報出力部３３が出力した指示情報を表示させている。
　判断部３５は、感応部１２への呼気の吹きかけの有無を判断する。判断部３５は、例えば、取得部３２が取得した圧力センサ１５の検出値、及び、湿度センサ１７の検出値に基づいて、感応部１２への呼気の吹きかけの有無を判断する。
　呼気判定部３６は、測定期間ＴＡにおいて、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで変化させたときの感応部１２の出力の時系列データを学習済みモデルに入力することによって、呼気の性状を推論する。つまり、呼気判定部３６は、学習済みモデルを用いて呼気の性状を推論する推論フェーズを担当する。
　判定結果出力部３７は、呼気判定部３６の判定結果を出力する。判定結果出力部３７は、呼気判定部３６の判定結果を、例えば、表示デバイス２３に表示させることによって、呼気判定部３６の判定結果を出力する。
　（２．２）動作説明
　本実施形態の呼気検出システム１による呼気の検出動作を、図６のフローチャート等に基づいて説明する。なお、図６に示すフローチャートは、本実施形態に係る匂いガス検知方法の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。
　センサモジュール１０が電子機器２０に接続されている状態で、被験者が電子機器２０を操作して電子機器２０にインストールされた呼気検出用のプログラムを実行させると、電子機器２０は、呼気検出のための一連の処理を開始する。
　電子機器２０の取得部３２は、呼気関連情報を取得する取得ステップを実行する（ステップＳＴ１）。より詳細には、取得部３２は、カメラ２２の画像を画像処理することによって、カメラ２２の画像から被験者の顔の画像を抽出しており、被験者の顔の画像情報を呼気関連情報として取得する。なお、取得部３２は、被験者の顔の画像情報として、口の開き具合（口の形状及び大きさ）を示す画像情報を取得することが好ましい。また、取得部３２は、通信部２５を介してセンサモジュール１０から圧力センサ１５の検出値及び距離センサ１６の検出値を取得する。また、取得部３２は、呼気関連情報として湿度センサ１７の検出値を更に取得してもよい。
　次に、電子機器２０の温度制御部３１は、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンで変化させる温度制御信号を、通信部２５を介してセンサモジュール１０に出力する温度制御ステップを行う（ステップＳＴ２）。センサモジュール１０の制御部１１が、通信部１８を介して温度制御信号を受け取ると、温度調整部１４に制御信号を出力し、感応部１２の温度を所定の温度変化パターンに従って変化させる。
　そして、指示情報出力部３３は、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間（上述の第１吐出期間ＴＢ１及び第２吐出期間ＴＢ２）における感応部１２への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する（ステップＳＴ３）。本実施形態では、表示制御部３４が、指示情報出力部３３が出力した指示情報に基づいて、被験者に対する指示内容を表示する画面データを作成して表示デバイス２３に出力する。これにより、表示デバイス２３に、被験者に対する指示内容を表示する指示画面が表示される。
　図２は、表示デバイス２３に表示される指示画面の一例である。指示画面の上部には、呼気を測定中であることを示す「測定中」の文字が表示されている。指示画面の中央には、カメラ２２が撮影した被験者の顔画像Ｐ１が表示されている。ここで、顔画像Ｐ１には、指示情報出力部３３が出力した口の形状及び大きさを示す指示情報に基づいて、呼気の吹きかけ状態を所望の状態とする口の形状及び大きさを示すマークＭｋ１が重ねて表示されている。
　指示画面において、「測定中」の文字と顔画像Ｐ１との間には、測定期間ＴＡを示すプログレスバーＢ１と、呼気を吹きかける吐出期間を文字で表示するための文字列Ｗ１とが表示されている。プログレスバーＢ１は、測定期間ＴＡの開始から終了までを一本のバーで表示している。カーソルＣＳ１の位置が測定期間ＴＡにおける現在の時点を示しており、時間の経過に応じてカーソルＣＳ１の位置が右側へ移動する。文字列Ｗ１は、例えば、呼気を吹きかける状態を表す「はあ～～～～　はあ～～～～」のような文字列であり、呼気を吐き出していない期間の文字は白抜き文字で表示されている。
　指示画面において、顔画像Ｐ１の下側には、呼気を吹きかける際の圧力を指示するインジケータＢ２と、顔の位置を指示するインジケータＢ３と、が上下に並べて表示されている。
　インジケータＢ２は、呼気を吹きかける際の圧力をバー表示しており、圧力の許容範囲を示すマークＭｋ２と、圧力センサ１５の測定値を示すカーソルＣＳ２とが表示されている。図示例では、圧力センサ１５の測定値が許容範囲を下回っているため、指示情報出力部３３は、インジケータＢ２の上に、「もっと強く吐いてください」との文字を表示させている。つまり、指示情報出力部３３は、圧力センサ１５の圧力検出値が所定の圧力範囲（許容範囲）に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力している。なお、指示情報出力部３３は、呼気の吹きかけ前の圧力検出値と、呼気の吹きかけ中の圧力検出値との圧力差が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力してもよい。
　インジケータＢ３は、呼気を吹きかける際の被験者の顔と感応部１２との間の距離をバー表示しており、距離の許容範囲を示すマークＭｋ３と、距離センサ１６の測定値を示すカーソルＣＳ３とが表示されている。図示例では、距離センサ１６の測定値が許容範囲を下回っている（近い）ため、指示情報出力部３３は、インジケータＢ３の上に、「もっと離れてください」との文字を表示させている。
　このように、電子機器２０の表示デバイス２３は、感応部１２への呼気の吹きかけ方を示す指示情報を文字又は画像で表示する指示画面を表示しているので、被験者は指示画面を見ながら適切な吹きかけ方で感応部１２に呼気を吹きかけることができる。
　そして、呼気の吹きかけが終了すると（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、呼気判定部３６は、測定期間ＴＡにおける感応部１２の出力の時系列データを学習モデルに入力することによって呼気の性状を判定する（ステップＳＴ５）。判定処理が終了すると、判定結果出力部３７が呼気の性状の判定結果を出力する（ステップＳＴ６）。例えば、表示制御部３４が、判定結果出力部３７が出力した判定結果を表示する画面データを生成し、この画面データを表示デバイス２３に出力することによって、表示デバイス２３に呼気の性状の判定結果を表示させることができる。
　例えば、呼気判定部３６が、呼気の性状として呼気の匂いの有無、又は、呼気の匂いの良否を判定する場合、判定結果出力部３７は、呼気の匂いに関する判定結果を表示デバイス２３に表示させればよい。また、呼気判定部３６が、呼気の性状として呼気中のアルコール濃度が基準値を超えるか否かを判定する場合、判定結果出力部３７は、呼気中のアルコール濃度が基準値を超えるか否かの判定結果を表示デバイス２３に表示させればよい。
　（３）変形例
　上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、呼気検出システム１と同様の機能は、呼気検出システム１が実行する呼気検出方法、コンピュータプログラム、又はプログラムを記録した非一時的な記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る呼気検出方法は、温度制御ステップ（ステップＳＴ２）と、指示情報出力ステップ（ステップＳＴ３）と、を含む。温度制御ステップは、測定期間ＴＡにおいて、感応部１２の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように感応部１２の温度を制御する。指示情報出力ステップは、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間（第１吐出期間ＴＢ１及び第２吐出期間ＴＢ２）における感応部１２への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する。なお、呼気検出方法は、測定期間ＴＡにおいて、被験者による感応部１２への呼気の吹きかけ状態に関連する呼気関連情報を取得する取得ステップ（ステップＳＴ１）を更に含むことが好ましい。指示情報出力ステップは、呼気関連情報に基づいて作成した指示情報を出力する。また、呼気検出方法は、測定期間ＴＡにおける感応部１２の電気的特性値に基づいて呼気の性状を判定する呼気判定ステップ（ステップＳＴ５）と、呼気判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップ（ステップＳＴ６）と、を更に含んでもよい。また、一態様に係る（コンピュータ）プログラムは、コンピュータシステムに、上記の呼気検出方法を実行させるためのプログラムである。
　以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。また、以下の変形例において、上記実施形態と共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
　本開示における呼気検出システム１又は呼気検出方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における呼気検出システム１又は呼気検出方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１又は複数の電子回路で構成される。
　また、呼気検出システム１における複数の機能が、１つの筐体内に集約されていることは呼気検出システム１に必須の構成ではなく、呼気検出システム１の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、呼気検出システム１の少なくとも一部の機能、例えば、呼気検出システム１の一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。例えば、呼気判定部３６は、クラウド上に配置された学習済みモデルを利用して呼気の性状を判定してもよい。すなわち、呼気検出システム１の呼気判定部３６は、測定期間ＴＡにおける感応部１２の出力の時系列データをクラウド上の学習済みモデルに入力し、クラウド上の学習済みモデルから判定結果を取得することで、呼気の性状を判定してもよい。
　また、上記の実施形態において、センサモジュール１０の機能が電子機器２０に内蔵されていてもよい。
　また、上記の実施形態において、制御部２１は、通信部２５を介して湿度センサ１７から取得した検出値に基づいて、感応部１２に吹きかけられる呼気の湿度を検出する湿度検出ステップを行ってもよい。そして、判断部３５は、湿度検出ステップでの湿度の検出結果に基づいて感応部１２への呼気の吹きかけの有無を判断する判断ステップを行ってもよい。例えば、判断部３５は、湿度検出ステップでの湿度の検出結果と所定の湿度範囲とを比較し、湿度の検出結果が所定の湿度範囲よりも低い、又は所定の湿度範囲よりも高い場合は、感応部１２に呼気が吹きかけられていないと判断する。測定期間ＴＡ中に設定された吐出期間において、呼気が吹きかけられていないと判断部３５が判断すると、指示情報出力部３３は、測定のやり直しを指示する指示情報を出力しており、感応部１２に対して呼気が適切に吹きかけられた状態で呼気の性状を検出することができる。
　また、上記の実施形態では、指示情報出力部３３が、指示情報として、被験者が感応部１２に呼気を吹きかける期間に関する情報、呼気の強さに関する情報、及び、被験者と感応部１２との間の距離に関する情報を出力しているが、これらの情報を全て出力することは必須ではない。指示情報出力部３３は、指示情報として、被験者が感応部１２に呼気を吹きかける期間に関する情報、呼気の強さに関する情報、及び、被験者と感応部１２との間の距離に関する情報のうちの１つ又は複数を出力してもよいし、他の情報を出力してもよい。
　また、上記の実施形態において、呼気判定部３６は、呼気の成分パターンに基づいて呼気を吹きかけた人物を判定する処理を行ってもよい。電子機器２０の制御部２１は、呼気判定部３６による人物の判定結果を、例えばアプリケーションソフトの起動時の個人認証に用いてもよく、使用権限が与えられた人物のみにアプリケーションソフトの実行を許可することができる。
　上記実施形態の呼気検出システム１では、感応部１２が１６個の感応素子Ａｘを備えているが、感応素子Ａｘの数は適宜変更が可能である。感応部１２は、負特性感応素子と正特性感応素子との両方を備えているが、感応部１２は負特性感応素子のみを備えていてもよいし、正特性感応素子のみを備えていてもよい。また、上記実施形態の呼気検出システム１では、１６個の感応素子Ａｘが４行４列に配置されているが、複数の感応素子Ａｘの配置は上記実施形態の配置に限定されず、複数の感応素子はライン状に並ぶように配置されてもよいし、１又は複数の同心円上に間隔を開けて並ぶように配置されてもよい。
　上記実施形態において、センサモジュール１０が接続される電子機器２０はスマートフォンに限定されない。電子機器２０は、被験者に対して指示情報を提示するためのユーザインタフェースを備えていればよく、タブレット型のコンピュータ端末でもよいし、専用の測定装置でもよい。
　（まとめ）
　以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
　第１の態様の呼気検出方法は、温度制御ステップと、指示情報出力ステップと、を含む。温度制御ステップでは、測定期間において、感応部（１２）の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように感応部（１２）の温度を制御する。指示情報出力ステップでは、温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における感応部（１２）への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する。
　この態様によれば、感応部（１２）に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　第２の態様の呼気検出方法では、第１の態様において、指示情報は、被験者が感応部（１２）に呼気を吹きかける期間に関する情報、呼気の強さに関する情報、及び、被験者と感応部（１２）との間の距離に関する情報のうち少なくとも一つを含む。
　この態様によれば、呼気を吹きかける期間、呼気の強さ、及び、被験者と感応部（１２）との間の距離のうち少なくとも一つに関する指示情報を出力することで、感応部（１２）に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　第３の態様の呼気検出方法は、第１又は第２の態様において、取得ステップを更に含む。取得ステップでは、測定期間において、被験者による感応部（１２）への呼気の吹きかけ状態に関連する呼気関連情報を取得する。指示情報出力ステップは、呼気関連情報に基づいて作成した指示情報を出力する。
　この態様によれば、測定期間における呼気の吹きかけ状態に関連する呼気関連情報に基づいて指示情報を出力することができる。
　第４の態様の呼気検出方法では、第３の態様において、取得ステップでは、被験者の顔を撮影するカメラ（２２）の画像を画像処理することによって、被験者の口の画像情報を呼気関連情報として取得する。指示情報出力ステップは、画像情報に基づいて被験者の口の開け方に関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、被験者の口の画像情報に基づいて被験者の口の開け方に関する指示情報を出力することができる。
　第５の態様の呼気検出方法では、第３又は第４の態様において、取得ステップでは、感応部（１２）を収容する収容室（１９０）内の気圧を検出する圧力センサ（１５）から圧力検出値を呼気関連情報として取得する。指示情報出力ステップは、圧力検出値に基づいて呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、圧力センサ（１５）が検出した圧力検出値に基づいて呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力することができる。
　第６の態様の呼気検出方法では、第５の態様において、指示情報出力ステップは、圧力検出値が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、圧力検出値が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さを被験者に指示することができる。
　第７の態様の呼気検出方法では、第５の態様において、指示情報出力ステップは、呼気の吹きかけ前の圧力検出値と、呼気の吹きかけ中の圧力検出値との圧力差が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、呼気の吹きかけ前の圧力検出値と、呼気の吹きかけ中の圧力検出値との圧力差が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さを被験者に指示することができる。
　第８の態様の呼気検出方法では、第３～第７のいずれかの態様において、取得ステップでは、被験者と感応部（１２）との間の距離を検出する距離センサ（１６）から距離検出値を呼気関連情報として取得する。指示情報出力ステップは、距離検出値に基づいて被験者と感応部（１２）との間の距離が所定の距離範囲に収まるように、被験者と感応部（１２）の間の距離に関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、距離センサ（１６）が検出した距離検出値に基づいて、被験者と感応部（１２）の間の距離に関する指示情報を出力することができる。
　第９の態様の呼気検出方法は、第１～第８のいずれかの態様において、湿度検出ステップと、判断ステップと、を更に含む。湿度検出ステップでは、感応部（１２）に吹きかけられる呼気の湿度を検出する。判断ステップでは、湿度検出ステップでの湿度の検出結果に基づいて感応部（１２）への呼気の吹きかけの有無を判断する。指示情報出力ステップでは、判断ステップでの判断結果に基づいて、呼気の吹きかけに関する指示情報を出力する。
　この態様によれば、湿度の検出結果に基づいて感応部（１２）への呼気の吹きかけの有無を判断することができ、呼気の吹きかけの有無の判断結果に基づく指示情報を出力することができる。
　第１０の態様の呼気検出方法では、第１～第９のいずれかの態様において、温度変化パターンは、感応部（１２）の温度が上昇する昇温期間と、感応部（１２）の温度が低下する降温期間とを少なくとも含む。
　この態様によれば、昇温期間と降温期間とを少なくとも含む温度変化パターンで感応部（１２）の温度を変化させた状態で呼気を感応部（１２）に吹きかけたときの感応部（１２）の出力の時系列データを取得することができる。
　第１１の態様の呼気検出方法は、第１～第１０のいずれかの態様において、呼気判定ステップと、判定結果出力ステップと、を更に含む。呼気判定ステップでは、測定期間における感応部（１２）の電気的特性値に基づいて呼気の性状を判定する。判定結果出力ステップでは、呼気判定ステップの判定結果を出力する。
　この態様によれば、感応部（１２）の温度を所定の温度変化パターンで変化させたときの感応部（１２）の電気的特性値に基づいて呼気の性状を判定することができる。
　第１２の態様のプログラムは、コンピュータシステムに、第１～第１１のいずれかの態様の呼気検出方法を実行させるためのプログラムである。
　この態様によれば、感応部（１２）に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　第１３の態様のセンサモジュール（１０）は、ユーザインタフェースを備え感応部（１２）への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する電子機器に接続可能なセンサモジュール（１０）である。センサモジュール（１０）は、感応部（１２）と、感応部（１２）の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度調整部（１４）と、感応部（１２）及び温度調整部（１４）を収容し、電子機器（２０）に着脱自在に取り付けられる筐体（１９）と、を備える。
　この態様によれば、感応部（１２）に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　第１４の態様のセンサモジュール（１０）は、第１３の態様において、電子機器（２０）に対して、感応部（１２）の電気的特性値を出力し、電子機器（２０）から入力される温度制御情報に基づいて温度調整部を制御する制御部（１１）を、更に備える。
　この態様によれば、感応部（１２）に対する呼気の吹きかけ方が不適切な状態で呼気の測定が行われる可能性を低減することができる。
　上記態様に限らず、上記実施形態に係る呼気検出システム（１）の種々の構成（変形例を含む）は、呼気検出方法、（コンピュータ）プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化可能である。
　第２～第１１の態様に係る構成については、呼気検出方法に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。また、第１４の態様に係る構成については、センサモジュール（１０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
　１０　センサモジュール
　１１　制御部
　１２　感応部
　１４　温度調整部
　１５　圧力センサ
　１６　距離センサ
　１９　筐体
　２０　電子機器
　２２　カメラ
　１９０　収容室

Claims (14)

  1. 　測定期間において、感応部の温度が所定の温度変化パターンで経時的に変化するように前記感応部の温度を制御する温度制御ステップと、
    　前記温度変化パターンに対応して設定される吐出期間における前記感応部への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する指示情報を出力する指示情報出力ステップと、を含む、
    　呼気検出方法。
  2. 　前記指示情報は、前記被験者が前記感応部に呼気を吹きかける期間に関する情報、前記呼気の強さに関する情報、及び、前記被験者と前記感応部との間の距離に関する情報のうち少なくとも一つを含む、
    　請求項１に記載の呼気検出方法。
  3. 　前記測定期間において、前記被験者による前記感応部への呼気の吹きかけ状態に関連する呼気関連情報を取得する取得ステップを更に含み、
    　前記指示情報出力ステップは、前記呼気関連情報に基づいて作成した前記指示情報を出力する、
    　請求項１に記載の呼気検出方法。
  4. 　前記取得ステップでは、前記被験者の顔を撮影するカメラの画像を画像処理することによって、前記被験者の口の画像情報を前記呼気関連情報として取得し、
    　前記指示情報出力ステップは、前記画像情報に基づいて前記被験者の口の開け方に関する前記指示情報を出力する、
    　請求項３に記載の呼気検出方法。
  5. 　前記取得ステップでは、前記感応部を収容する収容室内の気圧を検出する圧力センサから圧力検出値を前記呼気関連情報として取得し、
    　前記指示情報出力ステップは、前記圧力検出値に基づいて呼気を吹きかける強さに関する前記指示情報を出力する、
    　請求項３に記載の呼気検出方法。
  6. 　前記指示情報出力ステップは、前記圧力検出値が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する前記指示情報を出力する、
    　請求項５に記載の呼気検出方法。
  7. 　前記指示情報出力ステップは、呼気の吹きかけ前の前記圧力検出値と、呼気の吹きかけ中の前記圧力検出値との圧力差が所定の圧力範囲に収まるように、呼気を吹きかける強さに関する前記指示情報を出力する、
    　請求項５に記載の呼気検出方法。
  8. 　前記取得ステップでは、前記被験者と前記感応部との間の距離を検出する距離センサから距離検出値を前記呼気関連情報として取得し、
    　前記指示情報出力ステップは、前記距離検出値に基づいて前記被験者と前記感応部の間の距離が所定の距離範囲に収まるように、前記被験者と前記感応部との間の距離に関する前記指示情報を出力する、
    　請求項３に記載の呼気検出方法。
  9. 　前記感応部に吹きかけられる呼気の湿度を検出する湿度検出ステップと、
    　前記湿度検出ステップでの湿度の検出結果に基づいて前記感応部への呼気の吹きかけの有無を判断する判断ステップと、を更に含み、
    　前記指示情報出力ステップでは、前記判断ステップでの判断結果に基づいて、呼気の吹きかけに関する前記指示情報を出力する、
    　請求項１に記載の呼気検出方法。
  10. 　前記温度変化パターンは、前記感応部の温度が上昇する昇温期間と、前記感応部の温度が低下する降温期間とを少なくとも含む、
    　請求項１に記載の呼気検出方法。
  11. 　前記測定期間における前記感応部の電気的特性値に基づいて前記呼気の性状を判定する呼気判定ステップと、
    　前記呼気判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、を更に含む、
    　請求項１に記載の呼気検出方法。
  12. 　コンピュータシステムに、
    　　請求項１～１１のいずれか１項に記載の呼気検出方法を実行させるための、
    　プログラム。
  13. 　ユーザインタフェースを備え感応部への呼気の吹きかけ方を被験者に指示する電子機器に接続可能なセンサモジュールであって、
    　前記感応部と、
    　前記感応部の加熱と冷却の少なくとも一方を行う温度調整部と、
    　前記感応部及び前記温度調整部を収容し、前記電子機器に着脱自在に取り付けられる筐体と、を備える、
    　センサモジュール。
  14. 　前記電子機器に対して、前記感応部の電気的特性値を出力し、前記電子機器から入力される温度制御情報に基づいて前記温度調整部を制御する制御部を、更に備える、
    　請求項１３に記載のセンサモジュール。
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