(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術に比較して簡単な構造でエタノールを検知できるエタノール検知装置を提供する。【解決手段】人間の呼気中の二酸化炭素を検出し、二酸化炭素の濃度を表す二酸化炭素濃度信号を生成する二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａと、人間の呼気中のエタノールを検出し、エタノールの濃度を表すエタノール濃度信号を生成するエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂと、二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間分布を求め、二酸化炭素の濃度の時間分布に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間変化の周波数である呼気周波数を算出し、呼気周波数を有する呼気周波数信号を生成する呼気周波数算出回路３と、エタノール濃度信号を呼気周波数信号に同期させることにより第１同期信号を生成する第１同期回路と、第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成する比較回路５とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の呼気中の二酸化炭素を検出し、二酸化炭素の濃度を表す二酸化炭素濃度信号を生成する二酸化炭素検出用赤外線センサ素子と、
上記人間の呼気中のエタノールを検出し、エタノールの濃度を表すエタノール濃度信号を生成するエタノール検出用赤外線センサ素子と、
上記二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間分布を求め、上記二酸化炭素の濃度の時間分布に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間変化の周波数である呼気周波数を算出し、上記呼気周波数を有する呼気周波数信号を生成する呼気周波数算出回路と、
上記エタノール濃度信号を上記呼気周波数信号に同期させることにより第１同期信号を生成する第１同期回路と、
上記第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成する比較回路とを備えたことを特徴とするエタノール検知装置。
【請求項２】
赤外線を受光し、赤外線の強度を表す強度信号を生成する画像検出用赤外線センサ素子と、
上記画像検出用赤外線センサ素子からの強度信号に基づいて、赤外線の強度の時間分布を算出し、算出された時間分布に基づいて、上記人間の心拍数の時間変化の周波数である心拍周波数を算出し、上記心拍周波数を有する心拍周波数信号を生成する心拍周波数算出回路と、
上記第１同期信号を上記心拍周波数信号に同期させることにより第２同期信号を生成する第２同期回路とをさらに備え、
上記比較回路は、上記第２同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成することを特徴とする請求項１記載のエタノール検知装置。
【請求項３】
上記二酸化炭素検出用赤外線センサ素子は、第１温度検知部と、上記第１温度検知部に熱的に接続された第１吸収体とを含み、
上記第１吸収体は、第１の特定波長を上記第１吸収体の表面に結合させる表面プラズモンを誘起するように当該表面にアレイ状に配置された凹部を有し、
上記エタノール検出用赤外線センサ素子は、第２温度検知部と、上記第２温度検知部に熱的に接続された第２吸収体とを含み、
上記第２吸収体は、第２の特定波長を上記第２吸収体の当該表面に結合させる表面プラズモンを誘起するように当該表面にアレイ状に配置された凹部を有することを特徴とする請求項１または２記載のエタノール検知装置。
【請求項４】
上記第１及び第２吸収体は金、銀、銅、アルミニウムからそれぞれ形成されることを特徴とする請求項３記載のエタノール検知装置。
【請求項５】
上記人間の左右の手の電位差から心拍数を検出して上記心拍周波数を測定し、上記心拍周波数を有する上記心拍周波数信号を生成する脈拍測定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載のエタノール検知装置。
【請求項６】
上記二酸化炭素検出用赤外線センサ素子、エタノール検出用赤外線センサ素子、及び画像検出用赤外線センサ素子をそれぞれアレイ状に配置したことを特徴とする請求項２記載のエタノール検知装置。
【請求項７】
上記比較結果信号に基づいて、上記人間である運転手による運転が飲酒運転であるかどうかを判定し、飲酒運転であると判定すれば、表示部に飲酒運転であることを示すメッセージを表示させる判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載のエタノール検知装置。
【請求項８】
上記判定部は、予め登録された画像と実際の運転手との画像とを比較して、当該比較結果に基づいて、なりすまし運転であると判定する請求項７記載のエタノール検知装置。
【請求項９】
上記判定部により飲酒運転であると判定されたときに、車両のエンジンを停止する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７または８記載のエタノール検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタノールを検知するエタノール検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者呼気中のアルコールを検知する方法において、エタノール固有の吸収波長のみを検出して運転手が飲酒しているかどうかを判定する方法が知られている。例えば特許文献１，２，３には、所定の波長のみを透過するバンドパスフィルタを赤外線センサに装着し、光源から放射される赤外線の特定波長における減衰量をセンサで特定することによりエタノールを検知することが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９２４５０号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０８１７５７号パンフレット
【特許文献３】特開２００９−１４８４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したアルコール検知方法では、所定の波長のみを透過するバンドパスフィルタを赤外線センサに装着する必要がある。従って、複数の赤外線領域の波長を同時に検出するためには、該センサ毎に構造の異なるバンドパスフィルタを装着する必要があるので、部品数が増大し構造が複雑となるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して簡単な構造でエタノールを検知できるエタノール検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るエタノール検知装置は、
人間の呼気中の二酸化炭素を検出し、二酸化炭素の濃度を表す二酸化炭素濃度信号を生成する二酸化炭素検出用赤外線センサ素子と、
人間の呼気中のエタノールを検出し、エタノールの濃度を表すエタノール濃度信号を生成するエタノール検出用赤外線センサ素子と、
二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間分布を求め、二酸化炭素の濃度の時間分布に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間変化の周波数である呼気周波数を算出し、呼気周波数を有する呼気周波数信号を生成する呼気周波数算出回路と、
エタノール濃度信号を呼気周波数信号に同期させることにより第１同期信号を生成する第１同期回路と、
第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成する比較回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るエタノール検知装置によれば、従来技術に比較して簡単な構造でエタノールを検知できるエタノール検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエタノール検知装置１が運転席に取り付けられた状態を示す概略図である。
【図２】図１のエタノール検知装置１及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。
【図３Ａ】図２の二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａの上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断したときの二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａの縦断面図である。
【図４Ａ】図２のエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂの上面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断したときのエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂの縦断面図である。
【図５Ａ】図２の画像検出用赤外線センサ素子２ｃの上面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ線に沿って切断したときの画像検出用赤外線センサ素子２ｃの縦断面図である。
【図６Ａ】図２のエタノール検知装置１により実行される飲酒運転判定処理を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】図６ＡのステップＳ１の運転手判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図６Ｃ】は図６ＡのステップＳ３の呼気周波数算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図７Ａ】図３Ａの波長選択吸収体５０の別の変形例に係る波長選択吸収体５０Ａの上面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＤ−Ｄ線に沿って切断したときの波長選択吸収体５０Ａの縦断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る、図１のエタノール検知装置１Ａ及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。
【図９Ａ】図８のエタノール検知装置１Ａにより実行される飲酒運転判定処理を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】図９ＡのステップＳ１２の心拍周波数算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る、図２の赤外線センサ２を構成するエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂと、画像検出用赤外線センサ素子２ｃとの配置を示す平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係るエタノール検知装置１Ｂが運転席に取り付けられた状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施の形態において、同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
第１の実施の形態．
図１は本発明の第１の実施の形態に係るエタノール検知装置１が運転席に取り付けられた状態を示す概略図である。図１に示すように、エタノール検知装置１は、運転手１００の顔から放射される赤外線１０３を受光することができかつ運転手１００の呼気１０２が到達可能な位置に取り付けられ、運転手１００の呼気１０２からアルコールの一種であるエタノールを検出することが可能となる。
【００１１】
人体からは、波長約１０μｍを中心として赤外線１０３が放射されている。当該放射される赤外線１０３を光源として用いることで、エタノール及び二酸化炭素の吸収量を各赤外線センサで測定する。それぞれの気体は、それぞれ固有の波長で各赤外線センサにより吸収されるから、各固有波長での赤外線の減衰量を測定することで、ランベールの法則から、それぞれの気体の濃度が判別できる。
【００１２】
このようなエタノール検知装置１は、運転手１００の前面のパネルに設置される。運転手１００の前面に設置することで、運転手１００の呼気１０２中の成分を精度よく判別することができ、運転手１００の体から放射される赤外線１０３を効率良く利用することが可能となる。なお、エタノール検知装置１はハンドル１０１上に設置してもよい。
【００１３】
図２は図１のエタノール検知装置１及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図２のエタノール検知装置１は、赤外線センサ２と、呼気周波数算出回路３と、同期回路４と、比較回路５と、判定部６と、表示部７とを備えて構成される。赤外線センサ２は、サーモパイル、ボロメータ、焦電型、ＳＯＩダイオード型など様々な非冷却赤外線センサが用いられ、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａと、エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂと、画像検出用赤外線センサ素子２ｃとを備えて構成される。ここで、画像検出用赤外線センサ素子２ｃを含むので、通常の赤外線画像を取得できるだけでなく、後述するように、特定波長でのガス濃度の分析も同時に可能となる。
【００１４】
二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａは、人間の呼気中の二酸化炭素を検出し、二酸化炭素の濃度を表す二酸化炭素濃度信号を生成して出力する。エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂは、人間の呼気中のエタノールを検出し、エタノールの濃度を表すエタノール濃度信号を生成して出力する。画像検出用赤外線センサ素子２ｃは、赤外線１０３を受光し、赤外線１０３の強度を表す強度信号を生成して出力する。
【００１５】
呼気周波数算出回路３は、二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間分布を求める。呼気周波数算出回路３は、二酸化炭素濃度の時間分布に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間変化の周波数である呼気周波数を算出し、呼気周波数を有する呼気周波数信号を生成して同期回路４に出力する。すなわち、運転手１００の呼気１０２に含まれる二酸化炭素は、呼吸のリズムによって濃度が増減し、濃度に時間的な変化が表れる。この時間変化の周波数を呼気周波数として算出する。
【００１６】
同期回路４は、エタノール濃度信号及び呼気周波数信号に基づいて、エタノール濃度信号を呼気周波数信号に同期させることにより呼気周波数に同期したエタノール濃度信号の同期成分を含む第１同期信号を生成して比較回路５に出力する。例えば同期回路４はロックインアンプで構成されてもよい。
【００１７】
比較回路５は、第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成して判定部６に出力する。判定部６は、比較回路５からの比較結果信号に基づいて、運転手１００による運転が飲酒運転であるかどうかを判定し、飲酒運転であると判定すれば、表示部７に飲酒運転であることを示すメッセージを表示させる。
【００１８】
図３Ａは図２の二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａの上面図であり、図３Ｂは図３ＡのＡ−Ａ線に沿って切断したときの二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａの縦断面図である。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａは、表面に凹部１１が二次元的にアレイ状で形成された波長選択吸収体５０と、波長選択吸収体５０を支持する支持柱２１と、検知膜１７と薄膜金属配線１８とを含む温度検知部１６と、支持脚１５と、赤外線を反射する反射膜２０と、例えばシリコンから形成される基板１３と、絶縁膜１２とを含む。ここで、平面上に周期的に配置される凹部１１は底部が円形状であり等間隔で配置される。すなわち、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａは、温度検知部１６と、温度検知部１６に熱的に接続された波長選択吸収体５０とを含み、波長選択吸収体５０は、第１の特定波長を波長選択吸収体５０の表面に結合させる表面プラズモンを誘起するように当該表面にアレイ状に配置された凹部１１を有する。
【００１９】
この構成により、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａの波長選択吸収体５０の表面にプラズモン共鳴を発生させることができ、周期とほぼ等しい波長のみを吸収することができる。従って、バンドパスフィルタを用いることなしに所定の波長を有するガスを選択的に検出することが可能となる。ここでは、凹部１１の周期（ピッチ）を４．３μｍに設定し、凹部１１の直径を２．２μｍに設定し、凹部１１の深さを約１μｍ（周期の４分の１程度）に設定することにより、その周期４．３μｍの波長を有する二酸化炭素を検出する。なお、ここでは、プラズモン共鳴と記載したが、学術的には、表面プラズモン共鳴、プラズモニクス、メタマテリアルなどが同様の効果の説明で使用されるが、金属の構造を用いた共鳴を利用して、波長選択的な吸収を起こすという観点からは同じ意味をもつことから、ここでは区別しない。
【００２０】
また、表面は金、銀、銅、アルミなどプラズモン共鳴が発生する金属であれば良く、その場合にも、その厚さは、入射赤外線が透過しない厚さで被覆する必要がある。なお、本実施の形態では、凹部１１の直径は２．２μｍに設定したが、周期の２分の１以上の任意の値に設定してもよい。また、凹部１１の配列を４行４列（４×４）で示しているが、任意の配列であってもよい。
【００２１】
図３Ａ及び図３Ｂに図示するように、基板１３には中空部１４が設けられ、中空部１４の上には、温度検知部１６が支持脚１５により支持されている。支持脚１５は、ここでは２本であり、上方から見るとＬ字型に折れ曲がったブリッジ形状となっている。支持脚１５は薄膜金属配線１８とこれを支える誘電体膜を含んでいる。
【００２２】
検知膜１７は、例えば結晶シリコンを用いたダイオードからなる。薄膜金属配線１８は支持脚１５にも設けられ、検知膜１７とアルミニウム配線１９とを電気的に接続している。薄膜金属配線１８は例えば厚さ１００ｎｍのチタン合金からなる。検知膜１７が出力した電気信号は、支持脚１５に形成された薄膜金属配線１８を経由してアルミニウム配線１９に伝わり、検出回路（図示せず）により取り出される。
【００２３】
赤外線を反射する反射膜２０は、中空部１４を覆うように配置されている。但し、反射膜２０と温度検知部１６は熱的に接続されない状態で、支持脚１５の少なくとも一部の上方を覆うように配置されている。温度検知部１６の上には、支持柱２１が設けられ、その上に波長選択吸収体５０が支持され、波長選択吸収体５０と温度検知部１６は熱的に接続されている。一方、波長選択吸収体５０は、反射膜２０とは熱的に接続されない状態で、反射膜２０より上方に保持され、反射膜２０の少なくとも一部を覆い隠すように側方に板状に広がっている。波長選択吸収体５０は、例えばＡｕ、Ａｇなどの金属薄膜１０からなり、膜厚は数ｎｍ程度から数百ｎｍ程度である。但し、この反射膜２０は無くても良い。
【００２４】
波長選択吸収体５０に吸収された赤外線は熱に変換され、支持柱２１を通って温度検知部１６に伝わる。温度検知部１６では、検知膜１７の電気抵抗が温度により変化するため、外部に設けた検出回路（図示せず）でこれを検出することにより、赤外線の量を検出する。
【００２５】
図４Ａは図２のエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂの上面図であり、図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断したときのエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂの縦断面図である。図４Ａのエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂは、図３Ａの二酸化炭素検出用赤外線センサ２ａと比較すると、図３Ａの波長選択吸収体５０の代わりに波長選択吸収体６０を備えことが相違する。また、波長選択吸収体６０は、波長選択吸収体５０と比較すると、凹部１１の代わりに凹部２６を備え、金属薄膜１０の代わりに金属薄膜２５を備えたことが相違する。ここで、平面上に周期的に配置される凹部２６は底部が円形状であり等間隔で配置される。すなわち、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ｂは、温度検知部１６と、温度検知部１６に熱的に接続された波長選択吸収体６０とを含み、波長選択吸収体６０は、第２の特定波長を波長選択吸収体６０の表面に結合させる表面プラズモンを誘起するように当該表面にアレイ状に配置された凹部２６を有する。
【００２６】
この構成により、エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂの波長選択吸収体６０の表面にプラズモン共鳴を発生させることができ、周期とほぼ等しい波長のみを吸収することができる。従って、バンドパスフィルタを用いることなしに所定の波長を有するガスを選択的に検出することが可能となる。ここでは、凹部２６の周期（ピッチ）を９．５μｍに設定し、凹部２６の直径を４．８μｍに設定し、凹部２６の深さを約２．４μｍ（周期の４分の１程度）に設定することにより、その周期９．５μｍの波長を有するエタノールを検出する。なお、ここでは、プラズモン共鳴と記載したが、学術的には、表面プラズモン共鳴、プラズモニクス、メタマテリアルなどが同様の効果の説明で使用されるが、金属の構造を用いた共鳴を利用して、波長選択的な吸収を起こすという観点からは同じ意味をもつことから、ここでは区別しない。以下同様である。
【００２７】
また、表面は金、銀、銅、アルミなどプラズモン共鳴が生じる金属であれば良く、その厚さは、入射赤外線が透過しない厚さで被覆されていればよい。なお、本実施の形態では、凹部１１の直径を４．８μｍに設定したが、周期の２分の１以上の任意の値に設定してもよい。また、凹部１１の配列を４行４列（４×４）で示しているが、任意の配列であってもよい。
（変形例）
図７Ａは図３Ａの波長選択吸収体５０の別の変形例に係る波長選択吸収体５０Ａの上面図であり、図７Ｂは図７ＡのＤ−Ｄ線に沿って切断したときの波長選択吸収体５０Ａの縦断面図である。図７Ａの波長選択吸収体５０Ａは、図３Ａの波長選択吸収体５０と比較すると、多層構造を用いたことが相違する。この多層構造の詳細を以下に説明する。
【００２８】
図７Ａの波長選択吸収体５０Ａは、金属パッチ２９、絶縁層または半導体からなる導波層３１、金属膜３２から形成される。金属パッチ２９の大きさによって吸収波長つまり検知波長が決定される。導波層３１の代わりに、絶縁層、半導体または金属を支柱とし、金属膜３２と金属パッチ２９を接続していてもよい。本構造における金属は、上記と同様に金、銀、銅、アルミなどプラズモン共鳴が生じる金属であれば良い。ここで、凹部３０の形状を一辺が１．７２μｍの正方形に設定した場合、アルミからなる金属パッチ２９、金属膜３２の厚さは５０ｎｍ、酸化シリコンからなる導波層３１の厚さは２００ｎｍ、金属パッチ２９の形状は真円であり、直径２μｍの場合、吸収波長は約４．３μｍとなり、二酸化炭素の吸収波長を選択的に検知できる。同様に、凹部３０の形状を一辺が３．８μｍの正方形に設定した場合にはエタノールの吸収波長を選択的に検知できる。
【００２９】
図５Ａは図２の画像検出用赤外線センサ素子２ｃの上面図であり、図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ線に沿って切断したときの画像検出用赤外線センサ素子２ｃの縦断面図である。図５Ａの画像検出用赤外線センサ素子２ｃは、図３Ａの二酸化炭素検出用赤外線センサ２ａと比較すると、図３Ａの波長選択吸収体５０の代わりに金属薄膜８０を備えたことが相違する。但し、この場合赤外波長域において比較的良好な吸収を有する材料、例えば酸化シリコンなどであればなんでもよい。この構成により、図５Ａの画像検出用赤外線センサ素子２ｃは通常の画像検出用の赤外線センサとして機能する。
【００３０】
以上のように構成されたエタノール検知装置１の動作について以下に説明する。
【００３１】
図６Ａは図２のエタノール検知装置１により実行される飲酒運転判定処理を示すフローチャートである。図６ＡのステップＳ１において、後述する図６Ｂの運転手判定処理が実行される。
【００３２】
図６Ｂは図６ＡのステップＳ１の運転手判定処理を詳細に示すフローチャートである。図６ＢのステップＳ１０では、画像検出用赤外線センサ素子２ｃが、赤外線１０３を受光し、赤外線１０３の強度を表す強度信号を生成して出力し、次のステップＳ１１に移動する。ステップＳ１１では、判定部６が、強度信号に基づいて、検知する対象となる人物が運転手であるか否かを判定する。
【００３３】
図６ＡのステップＳ２に戻り、運転手であると判定されれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、ステップＳ３に移動する。運転手でないと判定されれば（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ１が繰り返される。
【００３４】
図６Ｃは図６ＡのステップＳ３の呼気周波数算出処理を詳細に示すフローチャートである。図６ＣのステップＳ３０では、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａが、二酸化炭素を検出して、次のステップＳ３１に移動する。
【００３５】
ステップＳ３１では、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａが、二酸化炭素の濃度を表す二酸化炭素濃度信号を生成して出力して、次のステップＳ３２に移動する。
【００３６】
ステップＳ３２では、呼気周波数算出回路３が、二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間分布を求めて、次のステップＳ３３に移動する。
【００３７】
ステップＳ３３では、呼気周波数算出回路３が、二酸化炭素の濃度の時間分布に基づいて、二酸化炭素の濃度の時間変化の周波数である呼気周波数を算出し、呼気周波数を有する呼気周波数信号を生成する。
【００３８】
図６ＡのステップＳ４に戻り、エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂが、エタノールを検出したかどうかを判定し、エタノールが検出されれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、次のステップＳ５に移動する。また、エタノールが検出されなければ（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ４の処理が繰り返される。
【００３９】
ステップＳ５では、エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂが、エタノールの濃度を表すエタノール濃度信号を生成して出力し、次のステップＳ６に移動する。
【００４０】
ステップＳ６では、同期回路４が、エタノール濃度信号を呼気周波数信号に同期させることにより第１同期信号を生成して出力し、次のステップＳ７に移動する。
【００４１】
ステップＳ７では、比較回路５が、第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較してエタノールの濃度が所定の値よりも大きいか否かを判定する。エタノールの濃度が所定の値よりも大きければ（ステップＳ８のＹＥＳ）、次のステップＳ９に移動する。エタノールの濃度が所定の値以下であれば（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ４が繰り返される。
【００４２】
ステップＳ９では、判定部６が、運転手が飲酒して運転する飲酒運転であると判定し、表示部７に飲酒運転であることを示すメッセージを表示させて、この処理は終了する。
【００４３】
以上のような本実施の形態に係るエタノール検知装置１によれば、バンドパスフィルタを用いることなしに所定の波長を有するガスを選択的に検出できる赤外線センサを用いる。従って、部品点数を削減できるとともに簡易な構造でエタノールを検出できるエタノール検知装置１を提供することが可能となる。また、運転手１００の呼気１０２のリズムを用いてエタノール濃度が最大となるタイミングでエタノール濃度を算出するので、赤外線レーザなどの光源を用いることなしに人体から放射される放射線を光源として用いることが可能となる。
【００４４】
なお、判定部６により運転手１００の酒気帯びが検出された場合、車両のエンジンがスタートされないエンジンロック、走行中の安全な車両のエンジンの停止、警報を発するなどの手段が搭載された自動車を構成してもよい。この構成により、飲酒運転を防止することができ、より安全な車を実現することができる。
【００４５】
第２の実施の形態．
図８は本発明の第２の実施の形態に係る、図１のエタノール検知装置１Ａ及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図８のエタノール検知装置１Ａは、図２のエタノール検知装置１と比較すると、比較回路５の代わりに比較回路５Ａを備え、同期回路４と比較回路５Ａとの間に同期回路７１をさらに設け、画像検出用赤外線センサ素子２ｃと同期回路７１との間に心拍周波数算出回路７０をさらに備えたことを特徴とする。
【００４６】
心拍周波数算出回路７０は、画像検出用赤外線センサ素子２ｃからの強度信号に基づいて、赤外線１０３の強度の時間分布を算出する。心拍周波数算出回路７０は、算出された時間分布に基づいて、運転手１００を含む人間の心拍数の時間の変化の周波数である心拍周波数を算出し上記心拍周波数を有する心拍周波数信号を生成して同期回路７１に出力する。
【００４７】
同期回路７１は、同期回路４から入力される第１同期信号と心拍周波数信号に基づいて、第１同期信号を心拍周波数信号に同期させることにより心拍周波数に同期した第１同期信号の同期成分を含む第２同期信号を生成して比較回路５Ａに出力する。例えば同期回路７１はロックインアンプで構成されてもよい。
【００４８】
比較回路５Ａは、第２同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較して比較結果信号を生成して判定部６に出力する。
【００４９】
以上のように構成されたエタノール検知装置１Ａの動作について以下に説明する。
【００５０】
図９Ａは図８のエタノール検知装置１Ａにより実行される飲酒運転判定処理を示すフローチャートである。図９Ａの飲酒運転判定処理は、図６Ａの飲酒運転判定処理と比較すると、ステップＳ７〜ステップＳ９の代わりにステップＳ１２〜ステップＳ１６を備えたことが相違する。
【００５１】
ステップＳ１２において、後述する図９Ｂの呼気周波数算出処理が実行される。
【００５２】
図９Ｂは図９ＡのステップＳ１２の心拍周波数算出処理を詳細に示すフローチャートである。図９ＢのステップＳ１２０では、画像検出用赤外線センサ素子２ｃが、運転手１００から放射される赤外線１０３を検出し、次のステップＳ１２１に移動する。
【００５３】
ステップＳ１２１では、画像検出用赤外線センサ素子２ｃが、赤外線１０３の強度を表す強度信号を生成して出力し、次のステップＳ１２２に移動する。
【００５４】
ステップＳ１２２では、心拍周波数算出回路７０が、強度信号に基づいて、赤外線１０３の強度の時間分布を求めて、次のステップＳ１２３に移動する。
【００５５】
ステップＳ１２３では、心拍周波数算出回路７０が、赤外線１０３の強度の時間分布に基づいて、運転手１００の心拍数の時間の変化の周波数である心拍周波数を算出し、心拍周波数を有する心拍周波数信号を生成して出力する。
【００５６】
図９ＡのステップＳ１３に戻り、同期回路７１が、第１同期信号を心拍周波数信号に同期させることにより第２同期信号を生成して出力し、次のステップＳ１４に移動する。
【００５７】
ステップＳ１４では、比較回路５が、第１同期信号を所定のしきい値を有するしきい値信号と比較し、エタノールの濃度が所定の値よりも大きいか否かを判定する。エタノールの濃度が所定の値よりも大きければ（ステップＳ１５のＹＥＳ）、次のステップＳ１６に移動する。エタノールの濃度が所定の値以下であれば（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ４が繰り返される。
【００５８】
ステップＳ１６では、判定部６が、運転手が飲酒して運転する飲酒運転であると判定し、表示部７に飲酒運転であることを示すメッセージを表示させて、この処理は終了する。
【００５９】
以上のような本実施の形態に係るエタノール検知装置１Ａによれば、第１の実施の形態に係るエタノール検知装置１と比較すると、さらに運転手１００の心拍のリズムを用いてエタノール濃度が最大となるタイミングを算出するので、運転者１００のエタノール濃度の増減をより精度よく特定できる。つまり、同乗者の呼気の影響などの外乱要因を除去することが可能となる。
【００６０】
なお、呼気周波数と心拍周波数との間に自己相関関数が成立する場合には、この自己相関関数を用いて運転手１００からのエタノールの濃度を検出するように構成されてもよい。この場合には、本実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００６１】
第３の実施の形態．
図１０は本発明の第３の実施の形態に係る、図２の赤外線センサ２を構成するエタノール検出用赤外線センサ素子２ｂと、画像検出用赤外線センサ素子２ｃとの配置を示す平面図である。同図に示すように、二酸化炭素検出用赤外線センサ素子２ａと、エタノール検出用赤外線センサ素子２ｂと、画像検出用赤外線センサ素子２ｃとがマトリックス状に配置されて構成される。
【００６２】
以上の構成によれば、ガスの濃度を分析しながら、画像を同時に取得できる。従って、運転手１００の位置をより精度良く判定することが可能となる。
【００６３】
なお、予め運転手１００の画像が登録され、判定部６は、登録された運転手１００の画像と実際の運転手１００の画像とを比較し、当該比較結果が異なる場合にはなりすまし運転であると判定するように構成されてもよい。
【００６４】
さらに、運転手１００の画像を取得できるので、二酸化炭素の濃度が濃い領域つまり、口や鼻の近辺を特定することが可能となる。すなわち、二酸化炭素の濃度が濃いところは呼気１０２が希釈されていないため、エタノール濃度も濃い。よって、二酸化炭素濃度の濃い赤外線センサに隣接する赤外線センサでのエタノール濃度を運転者１００のエタノール濃度であると特定することができる。このように画像的にガスの濃度を得ることによって、同乗者のエタノールとの誤検知を防止することができる。
【００６５】
第４の実施の形態．
図１１は本発明の第４の実施の形態に係るエタノール検知装置１Ｂが運転席に取り付けられた状態を示す概略図である。図１１のエタノール検知装置１Ｂは、図８のエタノール検知装置１Ａと比較すると、心拍周波数算出回路７０の代わりにハンドル１０１において運転者１００が握る部分に電気的に脈拍を測定する電子的な脈拍測定装置９０を取り付け、その装置によって測定された心拍周波数を用いることが相違する。詳細には、脈拍測定装置９０はハンドル１０１に運転者１００である人間の左右の手の電位差から心拍数を検出して心拍周波数を測定する。また、同期回路７１は、同期回路４から入力される第１同期信号の時間変化において、脈拍測定装置９０により測定された心拍周波数に同期した第２同期信号を抽出して出力する。
【００６６】
この構成によれば、第２の実施の形態に係るエタノール検知装置１Ａと比較すると、より精度良くエタノールを検出することが可能となる。
【００６７】
上記第１〜第４の実施の形態では、運転手の呼気中のエタノールを検知することについて記載したが、本発明はこれに限定されず、運転手を含む人間の呼気中のエタノールを検知するように構成してもよい。この場合についても、上述した実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１，１Ａ，１Ｂ  エタノール検知装置、２  赤外線センサ、２ａ  二酸化炭素検出用赤外線センサ素子、２ｂ  エタノール検出用赤外線センサ素子、２ｃ  画像検出用赤外線センサ素子、３  呼気周波数算出回路、４，７１  同期回路、５，５Ａ  比較回路、６  判定部、７  表示部、１０，２５，８０  金属薄膜、１１，２６，３０  凹部、１２  絶縁膜、１３  基板、１４  中空部、１５  支持脚、１６  温度検知部、１７  検知膜、１８  薄膜金属配線、１９  アルミニウム配線、２０  反射膜、２１  支持柱、２９  金属パッチ、３１  導波層、３２  金属膜、５０，６０  波長選択吸収体、７０  心拍周波数算出回路、９０  脈拍測定装置、１００  運転者、１０１  ハンドル、１０２  呼気、１０３  赤外線。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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