(57)【要約】【課題】被験者の顔が通常時の際に、被験者の顔を撮影して替え玉行為を防止する。【解決手段】呼気成分測定システムは、被験者により呼気が吹き込まれる流路と、流路内の呼気のアルコール濃度を測定するセンサと、カメラと、呼気が流路に吹き込まれる前に、カメラにより利用者の第１の静止画を撮像させるとともに、呼気が流路に吹き込まれた後に、カメラにより利用者の第２の静止画を撮像させる動作制御部と、第１の静止画と第２の静止画を比較し、第１の静止画の利用者と第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較部とを備える。【選択図】図１
2014119943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者により呼気が吹き込まれる流路と、
前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するセンサと、
カメラと、
呼気が前記流路に吹き込まれる前に、前記カメラにより利用者の第１の静止画を撮像させるとともに、呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像させる動作制御部と、
前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較部とを備える
ことを特徴とする呼気成分測定システム。
【請求項２】
前記画像比較部が、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なると判断する場合に、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なることを示す報告を、無線送信する無線送信部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の呼気成分測定システム。
【請求項３】
カメラにより利用者の第１の静止画を撮像する第１の撮像動作ステップと、
前記第１の撮像動作ステップの後に、流路に呼気を吹き込むよう被験者に指示するステップと、
呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像する第２の撮像動作ステップと、
前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定する測定ステップと、
前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較ステップと
を備えたことを特徴とする呼気成分測定方法。
【請求項４】
前記画像比較ステップで、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なると判断される場合に、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なることを示す報告を、無線送信する無線送信ステップをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の呼気成分測定方法。
【請求項５】
被験者の呼気のアルコール濃度を測定する呼気成分測定装置と通信可能なコンピュータに記憶され、前記コンピュータに、
前記呼気成分測定装置に呼気が吹き込まれる前に、前記呼気成分測定装置から供給される第１の撮像指示信号に応じて、カメラにより利用者の第１の静止画を撮像する第１の撮像動作ステップと、
前記呼気成分測定装置に呼気が吹き込まれた後に、前記呼気成分測定装置から供給される第２の撮像指示信号に応じて、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像する第２の撮像動作ステップと、
前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較ステップとを実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項６】
前記画像比較ステップで、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なると判断される場合に、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なることを示す報告を、無線送信する無線送信ステップをさらに前記コンピュータに実行させるための請求項１に記載のコンピュータプログラム。
【請求項７】
被験者により呼気が吹き込まれる流路と、
前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するセンサと、
カメラを備えた情報処理端末と通信する通信インターフェースと、
呼気が前記流路に吹き込まれる前に、前記情報処理端末の前記カメラにより利用者の第１の静止画を撮像させるとともに、呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像させる指示を、前記通信インターフェースを介して送信する動作制御部と、
を備える
ことを特徴とする呼気成分測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼気に含まれるアルコールガス濃度を測定する呼気成分測定システム、呼気成分測定装置方法、コンピュータプログラムおよび呼気成分測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、飲酒運転を防止する意識が高まっている。旅客自動車運送事業者および貨物自動車運送事業者は、運転者が事業所から出発する前および事業所に帰った後に、アルコール検知器の使用により酒気帯びの有無の確認を行い、その結果を記録するのが望ましい。日本では、旅客自動車運送事業者および貨物自動車運送事業者が運転者の酒気帯びの有無を記録することが義務づけられた。また、運転者が事業所から離れている時にも、アルコール検知器の使用により酒気帯びの有無の確認を行い、その結果を示すデータを事業所に送信させるのが望ましい。
【０００３】
車両の運転者の呼気中に含まれるアルコールに基づいて運転者の飲酒状態を検知する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されたアルコール検知システムは、吹き込み口から流れてくる呼気中のアルコールガス濃度を測定するアルコール濃度センサを備え、被験者が吹込口に呼気を吹き込んでいる最中において、被験者の顔を撮影することで、被験者以外のものが被験者本人になりすまして測定を受ける、所謂、替え玉行為を防止している。また、被測定者がアルコール濃度を測定されているときに撮影された被測定者の顔の画像と、アルコール濃度の測定前または測定後の所定の時間内に撮影された車両の運転者の顔の画像とに基づいて、被測定者と運転者との照合を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載された方法も、特許文献１に記載された方法と同様に、運転者と異なる人物がアルコール濃度の測定を行うなりすましを防止するためのものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０６３６６３号
【特許文献２】特開２００９−１６０９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術のように測定最中に撮影を行うと、被験者は、シャッター音によって測定が終了したと判断して吹きかけを止めてしまい、正常にアルコール量を測定することができない。また、被験者がアルコール量を測定している最中に撮影する場合には、被験者は、マウスピースを口にくわえて空気を吹き込む動作を行っているため、通常時の表情とは異なる表情となり、本人確認が行い難い。また、特許文献２に開示された技術においても、測定中の顔を用いて照合を行うため、同様の問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、呼気に含まれるアルコール成分のガス濃度を被験者が中断することなく測定可能とするとともに、測定被験者の通常時の顔を撮影することによって本人確認を簡易にし、替え玉行為を防止することができる呼気成分測定システム、呼気成分測定方法、コンピュータプログラムおよび呼気成分測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被験者により呼気が吹き込まれる流路と、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するセンサと、カメラと、呼気が前記流路に吹き込まれる前に、前記カメラにより利用者の第１の静止画を撮像させるとともに、呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像させる動作制御部と、前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較部とを備える呼気成分測定システムを提供する。
【０００８】
また、本発明は、カメラにより利用者の第１の静止画を撮像する第１の撮像動作ステップと、前記第１の撮像動作ステップの後に、流路に呼気を吹き込むよう被験者に指示するステップと、呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像する第２の撮像動作ステップと、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定する測定ステップと、前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較ステップとを備える呼気成分測定方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、流路に呼気が吹き込まれる前に第１の静止画が撮像され、流路に呼気が吹き込まれた後に第２の静止画が撮像され、第１の静止画の利用者と第２の静止画の利用者の一致度が判断される。したがって、撮像時にカメラのシャッター音が生じる場合でも、被験者が測定が終了したと誤解して吹きかけを止めるといったトラブルを防止することができ、呼気に含まれるアルコール濃度を中断することなく測定することができる。また、呼気の吹き込み前後に被験者を撮像することから、被験者の通常時の表情を撮像することができ、その結果、本人確認を容易にすることができる。さらに、呼気の吹き込み前後に被験者を撮像することから、まず被験者が第１の静止画のために撮像され、別の利用者が第２の静止画のために撮像されても、第１の静止画の利用者と第２の静止画の利用者が異なることが判断される。したがって、替え玉行為を防止することができる。
【００１０】
さらに、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なると判断される場合に、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なることを示す報告を、無線送信することが好ましい。例えば、旅客自動車運送事業者または貨物自動車運送事業者の営業所に設置されるコンピュータのメールアドレス宛にメッセージを送信することが好ましい。事業者の営業所の職員は、被験者が呼気の吹き込みの前後で入れ替わったことを知る。つまり、事業者の営業所の職員は、不正行為を行った信頼できない被験者の存在を知ることができる。
【００１１】
また、本発明に係るコンピュータプログラムは、被験者の呼気のアルコール濃度を測定する呼気成分測定装置と通信可能なコンピュータに記憶され、前記コンピュータに、前記呼気成分測定装置に呼気が吹き込まれる前に、前記呼気成分測定装置から供給される第１の撮像指示信号に応じて、カメラにより利用者の第１の静止画を撮像する第１の撮像動作ステップと、前記呼気成分測定装置に呼気が吹き込まれた後に、前記呼気成分測定装置から供給される第２の撮像指示信号に応じて、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像する第２の撮像動作ステップと、前記第１の静止画と前記第２の静止画を比較し、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較ステップとを実行させるためのコンピュータプログラムである。
【００１２】
上記本発明のコンピュータプログラムを、呼気成分測定装置と通信可能なコンピュータにインストールし、ＣＰＵ上で実行することにより、上述した効果を奏する呼気成分測定システムを容易に構築することができる。このプログラムは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、またパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。
【００１３】
そして、このような本発明のコンピュータプログラムは、モバイルコンピュータやスマートフォン、タブレットＰＣ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録することができ、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、コンピュータを用いて、上述した呼気成分測定システムや呼気成分測定方法を実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬およびインストールを容易に行うことができる。
なお、上記コンピュータプログラムにおいても、前記画像比較ステップで、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なると判断される場合に、前記第１の静止画の利用者と前記第２の静止画の利用者が異なることを示す報告を、無線送信する無線送信ステップをさらに前記コンピュータに実行させることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る呼気成分測定装置は、被験者により呼気が吹き込まれる流路と、前記流路内の呼気のアルコール濃度を測定するセンサと、カメラを備えた情報処理端末と通信する通信インターフェースと、呼気が前記流路に吹き込まれる前に、前記情報処理端末の前記カメラにより利用者の第１の静止画を撮像させるとともに、呼気が前記流路に吹き込まれた後に、前記カメラにより利用者の第２の静止画を撮像させる指示を、前記通信インターフェースを介して送信する動作制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、呼気に含まれるアルコール濃度を被験者が中断することなく測定可能とするとともに、測定被験者の顔が通常時の際に、被験者の顔を撮影して本人確認を簡易にして替え玉行為を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る呼気成分測定システムを示す概念図であり、同図（ａ）は、携帯型のコンピュータを有する呼気成分測定システムを示す概念図であり、同図（ｂ）は、固定型のコンピュータを有する呼気成分測定システムを示す概念図である。
【図２】図１の呼気成分測定システムの呼気成分測定アセンブリの外観を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図２の呼気成分測定アセンブリの呼気成分測定装置を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その側面図であり、同図（ｃ）は、その上面図である。
【図４】図２の呼気成分測定アセンブリのマウスピースを示す説明図であり、同図（ａ）は、上面図であり、同図（ｂ）は、その正面図であり、同図（ｃ）は、その側面図であり、同図（ｄ）は、その背面図であり、同図（ｅ）は、その底面図である。
【図５】図５は、図４のマウスピースの断面を示す説明図であり、同図（ａ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、同図（ｂ）は、図４（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｃ）は、図４（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図１の呼気成分測定装置の内部構成を示す説明図である。
【図７】（ａ）は、図３の呼気成分測定装置全体の構成を示すブロック図であり、同図（ｂ）は、呼気成分測定装置の制御部の内部モジュールを示すブロック図である。
【図８】本実施形態に係る情報処理端末の内部構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態に係る呼気成分測定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
呼気成分測定システム
以下、本発明に係る呼気成分測定システムの実施形態について図面を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る呼気成分測定システムを示す概念図であり、図２は、本実施形態に係る呼気成分測定アセンブリ１の外観を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の呼気成分測定システムは、呼気成分測定アセンブリ１と、呼気成分測定アセンブリ１の呼気成分測定装置１０に通信ケーブルを介して電気的に接続された情報処理端末（コンピュータ）７とを備えており、呼気成分測定１で計測された測定結果の情報等が情報処理端末７に送信される。通信ケーブルの代わりに、Bluetooth（登録商標）などの無線通信が使用されてもよい。
【００１９】
呼気成分測定アセンブリ１は、被験者の呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコールガス濃度を測定する装置であり、図２に示すように、金属又は樹脂などの硬質材料のケーシングを有する呼気成分測定装置１０と、呼気成分測定装置１０に着脱可能に取付けられ、樹脂などの硬質材料からなるマウスピース３０とから構成されている。
【００２０】
情報処理端末７（７ａおよび７ｂ）は、ＣＰＵによる演算処理機能、および通信インターフェースによる通信処理機能を備えたコンピュータであり、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータや、機能を特化させた専用装置により実現することができる。情報処理端末７は、モバイルコンピュータやＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、スマートフォン携帯電話機であってもよい。そして、この情報処理端末７（７ａおよび７ｂ）には、通信機能、アプリケーションソフトの実行機能、およびＧＰＳ機能等の機能が搭載されている。また、情報処理端末７（７ａおよび７ｂ）は、被験者を撮影する撮像手段であるデジタルカメラ７７を備えており、被験者の静止画を撮影する。
【００２１】
情報処理端末７としては、図１（ａ）に示すように、自動車の運転者である被験者が所有する携帯型の端末７ａであってもよいし、図１（ｂ）に示すように、旅客自動車運送事業者または貨物自動車運送事業者の営業所に設置される固定型の端末７ｂであってもよい。本発明に係る呼気成分測定方法を実行するため、携帯型の端末７ａは、携帯型端末用のアプリーション（測定結果処置プログラム）を記憶し、これを実行し、固定型の端末７ｂは固定型端末用のアプリーション（測定結果処置プログラム）を記憶し、これを実行する。
【００２２】
携帯型の端末７ａは、携帯型端末用の測定結果処置プログラムに従って、携帯電話通信網を介して、事業者の営業所に設置されたコンピュータに測定結果や、端末７ａの位置情報を送信する。一方、固定型の端末７ｂは、固定型端末用の測定結果処置プログラムに従って、測定結果を保存する。
【００２３】
呼気成分測定システムを構成する各装置、およびその内部構成
次いで、呼気成分測定システムを構成する各装置、およびその内部構成について説明する。
【００２４】
（１）呼気成分測定アセンブリ１
先ず、呼気成分測定アセンブリ１について説明する。図３（ａ）は、本実施形態に係る呼気成分測定装置１０を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その側面図であり、同図（ｃ）は、その上面図である。また、図４は、本実施形態に係るマウスピース３０を示す上面図であり、同図（ｂ）は、その正面図であり、同図（ｃ）は、その側面図であり、同図（ｄ）は、その背面図であり、同図（ｅ）は、その底面図である。また、図５（ａ）は、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、同図（ｂ）は、図４（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面図であり、同図（ｃ）は、図４（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００２５】
呼気成分測定アセンブリ１の呼気成分測定装置１０は、マウスピース３０に吹き込まれた呼気を取得する装置であり、 呼気成分測定装置１０の外部には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、電源スイッチ１２と、操作ボタン等の入力インターフェース１３と、被験者が呼気を吹き込むためのマウスピース３０を取り付けるための取付部１４と、呼気を内部に流入させる導入孔が設けられた突起２１と、呼気中のガス（アルコール）濃度を測定するガスセンサの検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分の測定結果等を表示する例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）である表示部１１ａとを備えている。また、本実施形態において、呼気成分測定装置１０は、図示しないが、情報処理端末７等の外部機器と接続するための通信ケーブルが接続される通信インターフェースや、外部からの電力を供給する電源コードが接続されるための電源入力端子等を備えている。
【００２６】
また、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、取付部１４の側面には、マウスピース３０と係合する係合片１９が設けられており、係合片１９が呼気成分測定装置１０とマウスピース３０とを連結している。取付部１４には、マウスピース３０が着脱自在に取り付けられるなお、本実施形態では、電源として、内部に乾電池等のバッテリーを内蔵可能となっており、利用者によって携帯されることが可能となっている。
【００２７】
マウスピース３０は、被験者が呼気を吹き込むための筒状の吹き込み手段であって、図４および図５に示すように、被験者が呼気を吹き込むための吹込口３１と、呼気が排出される排出口３２と、吹込口３１と排出口３２との間に形成され、吹込口３１から吹き込まれた呼気を通過させる呼気流路３３とを有している。当該呼気流路３３には、呼気成分測定装置１０に取付けられた際、呼気成分測定装置１０の突起２１が嵌められる貫通孔３４と、排出口３２側に設けられ、呼気流路３３を通過する呼気の流れを分離して音響を発生させる仕切壁３６とが形成されている。貫通孔３４が突起２１に嵌められることにより、呼気流路３３と突起２１に形成された導入孔２１ａが連通させる。吹込口３１から空気が流入すると、マウスピース３０は、ホイッスルと同様に音を発する。
【００２８】
また、マウスピース３０の外側部には、呼気成分測定装置１０に取付けられた際、係合片１９と係合される係合孔３７が形成されている。マウスピース３０が取付部１４に取り付けられたときに、呼気成分測定装置１０の係合片１９はマウスピース３０の係合孔３７に嵌められ、マウスピース３０は取付部１４に安定的に支持される。
【００２９】
次いで、呼気成分測定装置１０の内部構成について説明する。呼気成分測定装置１０は、図６に示すように、呼気流路３３に吹き込まれた呼気のアルコール濃度を測定するガスセンサ１５と、呼気成分測定装置１０内部に吹き込まれた呼気の圧力を検知する圧力センサ１６と、呼気を内部に蓄積する膨張収縮可能な容器であるエアバレル１７と、エアバレル１７を収縮させて、エアバレル１７内部の呼気をガスセンサ１５に導くソレノイド１８とを備えている。また、呼気成分測定装置１０内部における呼気の流路は、突起２１に設けられた導入孔から吹き込まれた呼気をガスセンサ室１５ａに導く流路２２と、ガスセンサ室１５ａとエアバレル１７とを結ぶ流路２３と、エアバレル１７と圧力センサ１６とを結ぶ流路２４とを有している。ガスセンサ室１５ａも流路の一部であり、ガスセンサ１５はガスセンサ室１５ａの内部に配置されている。
【００３０】
圧力センサ１６は、呼気成分測定装置１０内部に吹き込まれた呼気の圧力を検知する検知手段である。本実施形態では、ダイヤフラムの表面に半導体ひずみゲージを形成し、外部からの力（圧力）によってダイヤフラムが変形して発生するピエゾ抵抗効果による電気抵抗の変化を電気信号に変換する半導体ピエゾ抵抗拡散圧力センサが圧力センサ１６として用いられている。
【００３１】
ガスセンサ１５は、感ガス体を備え、呼気成分測定装置１０のガスセンサ室１５ａの内部に収納され、呼気中のガスを検知する検知手段である。呼気流路に吹き込まれた呼気の少なくとも一部が感ガス体に接触する。本実施形態では、アルコールに触れると電流が流れる感ガス体を有し、流れた電流の値によって気体中のアルコール濃度を検知する電気化学式センサをガスセンサ１５として用いている。この電気化学式センサとしては、例えば、アノード（ａｎｏｄｅ）およびカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）としてＰｔ又はＰｔ合金を用いるとともに、電解質として硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を用い、アルコール分子が白金触媒に酸化されたときに生じる電流の変化を測定するものがある。
【００３２】
なお、ガスセンサ１５は、呼気に含まれるアルコール濃度を検知できればよく、例えば、金属酸化物に吸着させた酸素と、気体中のアルコールとの反応によって変化する電気抵抗によって気体中のアルコール濃度を検知する半導体センサなど、様々な方式のアルコールセンサが採用可能である。
【００３３】
本実施形態において、ガスセンサ１５によるアルコール濃度の測定は、呼気成分測定装置１０内に呼気が所定時間（例えば５秒間）継続的に吹き込まれたことを圧力センサ１６が検知した場合に開始する。なお、気体の圧力以外の条件に基づいて、ガスセンサ１５によるアルコール検知開始を判断してもよく、例えば、呼気成分測定装置１０内部に、呼気成分測定装置１０内の気体中の炭酸ガス濃度もしくは湿度を検知するセンサ、被験者の呼気により発生するマウスピース３０での音響の発生を検知する音響センサ、または呼気成分測定装置１０内の気体の温度を検知する温度センサ（サーミスタ）を設置し、このセンサに基づいて、呼気成分測定装置１０内に呼気が所定時間継続的に吹き込まれたか否かを判断してもよい。
【００３４】
また、呼気成分測定装置１０には、回路基板上にＣＰＵ等の制御部１００が設けられている。この制御部１００は、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、およびその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算モジュールであり、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、上記の呼気成分の測定を制御するとともに、電源スイッチ１２や操作ボタン等の入力や、表示部１１ａの出力等、呼気成分測定装置１０の全体を制御する。
【００３５】
（呼気成分測定装置１０の呼気測定機能モジュール）
次いで、呼気成分測定装置１０の機能モジュールについて説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係る呼気成分測定装置１０全体の構成を示すブロック図であり、同図（ｂ）は、制御部１００の内部モジュールを示すブロック図である。なお、説明中で用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。
【００３６】
呼気成分測定装置１０は、入力インターフェース１３と、出力インターフェース１１と、通信インターフェース２５と、メモリ２８と、制御部１００とを備えている。
【００３７】
入力インターフェース１３は、例えば、操作ボタンやタッチパネル、ジョグダイヤルなどユーザー操作を入力するデバイスである。出力インターフェース１１は、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスである。特に、この出力インターフェース１１には、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分の測定結果や、操作ガイド等の情報を表示するＬＣＤである表示部１１ａが含まれている。
【００３８】
通信インターフェース２５は、通信ケーブルが接続される通信インターフェースであり、通信ケーブルによって接続された情報処理端末へ測定結果等を送信する。通信ケーブルの代わりに、Bluetooth（登録商標）などの無線通信が使用されてもよい。
【００３９】
メモリ２８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の各種データを格納するための記憶装置であり、ガスセンサ１５による測定開始を決定する圧力センサ１６に対するしきい値や、運転可否を決定するアルコール濃度に対するしきい値や、測定結果等の情報が記憶される。
【００４０】
制御部１００は、ＣＰＵ等の演算処理装置であり、この制御部１００上で各種プログラムを実行することにより、各機能モジュールを仮想的に構築するモジュールである。本実施形態において、制御部１００は、動作制御部１０２と、表示情報生成部１０３と、判定部１０４と、呼気流入判断部１０１と、アルコール濃度測定部１０５とを備えている。
【００４１】
動作制御部１０２は、呼気成分測定装置１０の各装置を駆動させるモジュールであり、圧力センサ１６、ガスセンサ１５、および表示部１１ａ等を駆動させる。特に、動作制御部１０２は、呼気が呼気成分測定装置１０内部に吹き込まれ、圧力センサ１６によって所定しきい値を越える圧力が継続的に検知されると、ソレノイド１８を駆動させて、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ室１５ａに押し戻す。そして、動作制御部１０２は、ガスセンサ１５を駆動させてアルコール濃度を検知させるように制御する。
【００４２】
また、動作制御部１０２は、デジタルカメラ７７による被験者の静止画の撮像タイミングを制御する機能を有している。具体的に、動作制御部１０２は、被験者が呼気を呼気成分測定装置１０内部に吹き込む前に、第１の撮像動作を完了させ、被験者が十分な量の呼気を呼気成分測定装置１０内部に吹き込んだ後に第２の撮像動作を開始させる。
【００４３】
ここで、第１の撮像動作とは、アルコール濃度測定開始前に、デジタルカメラ７７により被験者の静止画を撮像する動作であり、動作制御部１０２は、呼気成分測定装置１０の電源スイッチ１２が押下されて起動すると、撮像を指示する信号を情報処理端末７に送信し、電源スイッチ１２が押下された後の待機時間内（例えば５秒間）に情報処理端末７側において利用者の顔を撮影させる。
【００４４】
また、第２の撮像動作とは、アルコール濃度測定のために被験者の呼気のサンプルの取得終了後に、デジタルカメラ７７により被験者の静止画を撮像する動作である。本実施形態において、圧力センサ１６が一定の圧力を検知した後、所定時間（例えば５秒間）一定の圧力が継続すると、動作制御部１０２は、撮像を指示する信号を情報処理端末７に送信し、情報処理端末７側において、アルコール濃度測定部１０５がアルコール濃度を解析している間（例えば約３秒〜１０秒）に被験者を撮像させる。
【００４５】
呼気流入判断部１０１は、圧力センサ１６の検出結果に基づいて、装置内の圧力値を算出し、呼気の流入開始と呼気の継続を判断するモジュールである。具体的に、呼気流入判断部１０１は、被験者から呼気が吹きかけられ、圧力センサ１６において所定の圧力値が検出されると、所定時間（例えば約５秒間）をカウントしつつ、その所定時間内に圧力値を継続的に検知する。そして、呼気流入判断部１０１によって検知された圧力値が継続して所定のしきい値を越える場合に、動作制御部１０２はソレノイド１８を駆動して、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ室１５ａに押し戻す。一定の圧力を越える呼気が継続することにより、アルコール濃度測定に必要な量の空気がエアバレル１７内に得られるからである。被験者は、アルコール測定結果を得るためには、深く息を吸って長い時間呼気を出し続けなければならない。
【００４６】
アルコール濃度測定部１０５は、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて、呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコール濃度を測定するモジュールであり、具体的には、動作制御部１０２によってエアバレル１７内の空気が、ガスセンサ１５に送り出された際に検出された検出結果に基づいて呼気中のアルコール濃度を算出する。ここでいう「アルコール濃度の測定の開始」は、ガスセンサ１５の出力を取得して、アルコール濃度の算出を開始することである。但し、アルコール濃度測定部１０５は、圧力センサ１６で測定される圧力レベルがある期間継続的にしきい値を越える場合に、ガスセンサ１５を駆動し、他の場合にはガスセンサ１５を駆動しなくてもよい。この場合、「アルコール濃度の測定の開始」は、ガスセンサ１５が出力を開始することである。
【００４７】
判定部１０４は、アルコール濃度測定部１０５が算出した検知対象ガス成分のアルコール濃度に基づいて、運転可否の判断を行うモジュールである。具体的に、判定部１０４は、算出された呼気中のアルコール濃度と、メモリ２８に格納されたしきい値とを比較して、算出されたアルコール濃度がしきい値以下である場合には、運転可能であると判断する。
【００４８】
表示情報生成部１０３は、表示部１１ａに各種の情報を表示させるモジュールであり、例えば、電源スイッチ１２が入力された信号を取得すると、息の吹きかけ開始の指示や、吹きかけ終了のメッセージなど、操作ガイドの情報を表示したり、ガスセンサ１５によって検知されたアルコール濃度の数値や、判定部１０４による判定結果等を表示部１１ａに表示したりする。
【００４９】
（２）情報処理端末７の内部構成
次いで、情報処理端末７の内部構成について説明する。図８は、本実施形態に係る情報処理端末７の内部構成を示すブロック図である。
【００５０】
情報処理端末７は、図８に示すように、ユーザーインターフェースのモジュールとして入力インターフェース７２と、出力インターフェース７３とを備えている。入力インターフェース７２は、操作ボタンやタッチパネル、ジョグダイヤルなどユーザー操作を入力するデバイスである。出力インターフェース７３は、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスである。特に、この出力インターフェース７３には、例えば液晶ディスプレイである表示部７３ａが含まれている。
【００５１】
また、情報処理端末７は、通信のモジュールとして通信インターフェース７１を備えている。通信インターフェース７１は、無線通信又は有線通信によって、携帯電話通信網またはＩＰ網等の通信ネットワークを通じて、各種データを送受信するモジュールである。
【００５２】
さらに、情報処理端末７はメモリ７５と、デジタルカメラ７７とを備えている。メモリ７５は、各種データを格納するための記憶装置であり、このメモリ７５には、測定結果処置プログラムの他、被験者の氏名、電話番号、および利用している車両番号等の個人情報が関連付けて記憶されている。被験者の個人情報は、被験者を識別する識別情報と関連付けられており、測定時に例えば被験者がＩＤおよびパスワードを入力したり、ＩＣカード等の識別情報が記録された記録媒体を読み取ったりすることで、被験者を認識するようにしてもよい。デジタルカメラ７７は、被験者を撮影する撮像手段であり、アプリケーション実行部７４の制御によって、被験者の静止画を撮像する。
【００５３】
また、情報処理端末７は、アプリケーション実行のモジュールとして、アプリケーション実行部７４を備えている。アプリケーション実行部７４は、一般のＯＳやブラウザソフト、メディア視聴アプリケーションなどのアプリケーションを実行するモジュールであり、ＣＰＵ等により実現される。
【００５４】
本実施形態では、測定結果処置プログラム（コンピュータプログラム）がインストールされると、アプリケーション実行部７４はそれを実行可能となる。携帯型の端末７ａは、携帯型端末用の測定結果処置プログラムに従って、携帯電話通信網を介して、事業者の営業所に設置されたコンピュータに測定結果、被験者を特定する識別情報、および端末７ａの位置情報を送信する。一方、固定型の端末７ｂは、固定型端末用の測定結果処置プログラムに従って、測定結果および被験者を特定する識別情報をメモリ７５に保存する。アプリケーション実行部７４は、第１の撮像動作で撮像された第１の静止画と第２の撮像動作で撮像された第２の静止画とを比較するモジュールとして、画像比較部７４ａを備えている。
【００５５】
アプリケーション実行部７４は、呼気成分測定装置１０から送信された信号をトリガーとして、呼気の吹き込み開始前および吹き込み後における被験者の顔をデジタルカメラ７７によって撮影する。画像比較部７４ａは、吹き込み前と吹き込み後の利用者の顔を撮影した画像データを比較し、撮影された利用者が一致するか否かを判断する。この処理としては、例えば、画像中から顔領域を決定する顔検出処理と、目、鼻、口端などの顔の特徴点位置を求める顔特徴点検出処理を行って、吹き込み前と吹き込み後の画像データを比較し、撮影された利用者が一致するか否かを判断し、比較結果である両画像の一致度を出力する。この両画像の一致度の出力としては、利用者が異なる場合に、警告音を発生させたり、表示画面にメッセージを表示したりする他、所定のメールアドレス宛にメッセージを送信する等が挙げられる。なお、アプリケーション実行部７４は、第１の撮像動作および第２の撮像動作時には、表示部７３ａの画面上に被験者が顔の位置を合わせるための輪郭を表示させ、この輪郭に顔を合わせるように指示する機能も備えている。
携帯型の端末７ａは、画像データを事業者の営業所に設置されたコンピュータに送信する。固定型の端末７ｂは、画像データをメモリ７５に保存する。
【００５６】
呼気成分測定方法
上述した呼気成分測定システムを動作させることで、本発明の呼気成分測定方法を実施することができる。図９は、本実施形態に係る呼気成分測定方法を示すフローチャートである。
【００５７】
図９に示すように、先ず、被験者が電源スイッチ１２を押下すると（Ｓ１０１）、制御部１００は、呼気成分測定プログラムを起動させる（Ｓ１０２）。この際、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａにおいて、測定可能になるまでの所定時間（例えば約５秒）、カウントダウンの動画像と待機の指示とを表示させる（Ｓ１０３）。
【００５８】
動作制御部１０２は、第１の撮像指示信号を情報処理端末７に送出する（Ｓ１０４）。情報処理端末７では、第１の撮像指示信号を受信すると（Ｓ２０１）、プログラム立ち上げ時の待機時間（例えば５秒間）において、アプリケーション実行部７４は、デジタルカメラ７７により被験者の顔を撮影する第１の撮像動作を実行する（Ｓ２０２）。その後、呼気成分測定装置１０の表示情報生成部１０３は、待機時間の終了後、マウスピース３０に呼気を所定時間（５秒間）、吹きかける指示を表示部１１ａの画面上に表示させる（Ｓ１０５）。
【００５９】
そして、被験者がマウスピース３０を用いて呼気を吹きかけると、吹込口３１から吹き込まれた呼気が呼気流路３３を通過するとともに、突起２１に形成された導入孔を通じて呼気成分測定装置１０内部に呼気が流入される。呼気成分測定装置１０内部に呼気が流入され、流路２４を通じて呼気が圧力センサ１６に到達する。
【００６０】
呼気流入判断部１０１は、圧力センサ１６の検出結果に基づいて、圧力値を算出して、圧力値を監視する。呼気流入判断部１０１は、先ず、圧力センサ１６から検出された圧力値が所定のしきい値を越えるかを判断する（Ｓ１０８）。ここで、圧力値がしきい値を越えない場合には（Ｓ１０８における“Ｎ”）、圧力値がしきい値を越えるまで待機する。
【００６１】
一方、圧力値がしきい値を越える場合には（Ｓ１０８における“Ｙ”）、呼気流入判断部１０１は、測定開始から所定時間（例えば５秒間）をカウントしつつ（Ｓ１０９）、その所定時間内において、圧力センサ１６によって検出された圧力値が継続して所定のしきい値を越えるか否かを判断する（Ｓ１１０）。
【００６２】
呼気流入判断部１０１は、圧力値が継続してしきい値を越えない場合には、アルコール濃度測定不可であると判断する（Ｓ１１０における“Ｎ”）。その情報は、表示情報生成部１０３に入力され、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａの画面上にエラー表示と、吹き込みのやり直しの指示を表示させる（Ｓ１１９）。
【００６３】
一方、圧力センサ１６で検知された圧力値が、継続して所定のしきい値を越える場合には（Ｓ１１０における“Ｙ”）、動作制御部１０２は、ソレノイド１８を駆動させて、エアバレル１７内の空気をガスセンサ１５側に送り出す（Ｓ１１１）。
【００６４】
しきい値を越える圧力が継続的に計測された後に、エアバレル１７内の呼気をガスセンサ１５に戻すことにより、ガスセンサでのアルコール測定に十分な量の呼気を被験者から取得することができる。被験者は、アルコール測定結果を得るためには、深く息を吸って長い時間呼気を出し続けなければならない。被験者が少しの量だけ呼気を呼気成分測定装置１０に供給して、低いアルコール濃度を示す測定結果を得ようとしても、吹き込みのやり直しが指示される。
【００６５】
アルコール濃度測定部１０５は、ガスセンサ１５の検出結果に基づいて呼気に含まれる検知対象ガス成分であるアルコール濃度を測定（解析）する（Ｓ１１３）。この際、動作制御部１０２は、出力インターフェース１１を制御して、被験者に呼気の吹き込みの終了を指示する。また、動作制御部１０２は、第２の撮像指示信号を情報処理端末７に送信する（Ｓ１１３）。情報処理端末７では、第２の撮像指示信号を受信すると（Ｓ２０３）、アプリケーション実行部７４は、アルコール濃度測定終了後に、デジタルカメラ７７により被験者を撮像する第２の撮像動作を実行する（Ｓ２０４）。
【００６６】
その後、画像比較部７４ａは、第１の撮像動作および第２の撮像動作によって撮像された被験者の画像データ（すなわち第１の静止画のデータと第２の静止画のデータ）を比較し、顔認識処理によって両方の画像データの利用者が一致するか否かを判断する（Ｓ２０５）。画像データの利用者が一致しない場合には（Ｓ２０５における“Ｎ”）、エラー処理を実行する（Ｓ２０６）。エラー処理では、画像比較部７４ａは、両方の画像の利用者が不一致であることを示すデータを生成する。
【００６７】
呼気成分測定装置１０では、アルコール濃度測定部１０５が検知対象ガス成分のアルコール濃度の測定（解析）を終了すると、判定部１０４にその測定結果であるアルコール濃度の情報が入力され、判定部１０４は、算出されたアルコール濃度と所定のしきい値を比較する（Ｓ１１５）。呼気中のアルコール濃度がしきい値を越える場合には（Ｓ１１５における“Ｙ”）、判定部１０４は、運転不可であると判断し、表示情報生成部１０３は、表示部１１ａの画面上に運転不可である旨を表示させる（Ｓ１１６）。このときアルコール濃度測定値を表示部１１ａの画面上に表示させてもよい。一方、アルコール濃度が、しきい値以下である場合には（Ｓ１１５における“Ｎ”）、判定部１０４は、運転可能であると判断し、表示情報生成部１０３は、運転可能である旨を表示させる（Ｓ１１７）。このときアルコール濃度測定値を表示部１１ａの画面上に表示させてもよい。
【００６８】
その後、呼気成分測定装置１０は、通信インターフェース２５を介して、情報処理端末７に、測定結果の情報を送信する（Ｓ１１８）。情報処理端末７では、測定結果情報を受信すると（Ｓ２０８）、測定結果と２回の撮像の画像データを保存または送信する（Ｓ２０９）。具体的には、情報処理端末７が固定型の端末７ｂであれば、固定型の端末７ｂのアプリケーション実行部７４は、測定結果と画像データと測定日時データと被験者の氏名を示すデータをメモリ７５内に保存する。ステップＳ２０６のエラー処理が行われた場合（２回の撮像の利用者が不一致である場合）には、固定型の端末７ｂのアプリケーション実行部７４は、利用者が不一致であることを示すデータもメモリ７５内に保存する。固定型の端末７ｂは、測定結果情報を表示部７３ａの画面上に表示してもよい。情報処理端末７が携帯型の端末７ａであれば、携帯型の端末７ａのアプリケーション実行部７４は、通信インターフェース７１を用いて、測定結果と画像データと測定日時データと被験者の氏名を示すデータを表す信号を事業者の営業所に設置されたコンピュータに無線で送信する。ステップＳ２０６のエラー処理が行われた場合（２回の撮像の利用者が不一致である場合）には、携帯型の端末７ａのアプリケーション実行部７４は、利用者が不一致であることを示すデータを表す報告も事業者の営業所に設置されたコンピュータに無線で送信する。本実施形態では、第１の撮像動作と第２の撮像動作で得られた画像の利用者が不一致である場合には、事業者の営業所の固定型の端末７ｂに両方の画像の利用者が不一致であることを示すデータが保存される。あるいは、事業者の営業所に、両方の画像の利用者が不一致であることを示す報告が送信される。事業者の営業所の職員は、被験者が呼気の吹き込みの前後で入れ替わったことを知る。つまり、事業者の営業所の職員は、不正行為を行った信頼できない被験者の存在を知ることができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、呼気成分測定装置１０で、運転可否の判断を行い呼気成分測定装置１０に結果等を表示させるが、本発明はこれに限定するものではなく、アルコール濃度測定結果を情報処理端末７に送信し、情報処理端末７側で運転可否の判断を実行し、情報処理端末７側の表示部７３ａにおいて、運転可否の判断結果を表示させてもよい。
【００７０】
第１の撮像動作と第２の撮像動作で得られた画像の利用者が不一致である場合には、情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０にエラー信号を送信してもよく、このエラー信号を受信した呼気成分測定装置１０では、制御部１００が警告を表示部１１ａに表示し、表示部１１ａによって被験者に再度呼気の吹き込みを指示し、アルコール測定をやり直させてもよい。つまり情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０でのアルコール測定を再度被験者に促すためのエラー信号を呼気成分測定装置１０に送信してよい。また、このエラー信号を受信した呼気成分測定装置１０では、警告音を発生させてもよい。測定のやり直しがされた場合も、以前に利用者が不一致であったことを示すデータを情報処理端末７は保存または送信してよい。
【００７１】
さらに、上述した実施形態では、情報処理端末７に備えられたデジタルカメラ７７によって、被験者の顔を撮影するが、例えば、呼気成分測定装置１０にカメラを備えて、呼気成分測定装置１０で被験者の顔を撮影してもよい。
【００７２】
測定結果処置プログラム
上述した本実施形態に係る呼気成分測定方法は、所定の言語で記述された測定結果処置プログラムを、呼気成分測定装置１０と通信可能なモバイルコンピュータやスマートフォン、タブレットＰＣ等の汎用コンピュータ上で実行することにより実現することができる。具体的には、コンピュータすなわち情報処理端末７において以下のステップを実行させる。
【００７３】
情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０に呼気が吹き込まれる前に、呼気成分測定装置１０から供給される第１の撮像指示信号に応じて、デジタルカメラ７７により利用者の第１の静止画を撮像する第１の撮像動作ステップを実行する。情報処理端末７は、呼気成分測定装置１０に呼気が吹き込まれた後に、呼気成分測定装置１０から供給される第２の撮像指示信号に応じて、デジタルカメラ７７により利用者の第２の静止画を撮像する第２の撮像動作ステップを実行する。情報処理端末７は、第１の静止画と第２の静止画を比較し、第１の静止画の利用者と第２の静止画の利用者の一致度を判断する画像比較ステップを実行する。
【００７４】
そして、上記コンピュータプログラムを、情報処理端末７にインストールし、ＣＰＵ上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを容易に構築することができる。このプログラムは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、またパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１……呼気成分測定アセンブリ、７……情報処理端末、１０……呼気成分測定装置、１１……出力インターフェース、１１ａ……表示部、１２……電源スイッチ、１３……入力インターフェース、１３ａ……表示部、１４……取付部、１５……ガスセンサ、１６……圧力センサ、１７……エアバレル、１８……ソレノイド、１９……係合片、２１……突起、２２、２３……流路、２５……通信インターフェース、２８……メモリ、３０……マウスピース、３１……吹込口、３２……排出口、３３……呼気流路、３４……貫通孔、３７……係合孔、７１……通信インターフェース、７２……入力インターフェース、７３……出力インターフェース、７３ａ……表示部、７４……アプリケーション実行部、７４ａ……画像比較部、７５……メモリ、１００……制御部、１０１……呼気流入判断部、１０２……動作制御部、１０３……表示情報生成部、１０４……判定部、１０５……アルコール濃度測定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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