JP4398487B2 - アルコール検知システム - Google Patents

Description

本発明は、運転者等（自動車、鉄道等）の飲酒運転防止の為にアルコール検知を正確に行いかつ、運転者の運転前の管理を行うシステムである。

従来のアルコール検知器システムとして、特許文献１−３等がある。

上記の発明は、単純に呼気に含まれたアルコール濃度を計測する装置であり、各個人が使用するもので、特に業務用に開発されたものではない。
特願平０４−２０４９７１ 特願平０８−１１２４６５ 特願平０８−１０９６０７

近年、公共のバス、電車の運転者が、飲酒運転を行い、大きな事故等をおこすケースが増えてきた。その対策として、各事業所等に、アルコール検知器を配布し、始業前点検を行っている。しかしながら、アルコールの測定を不正に、息を止めながら測定をする者が絶えず、管理者泣かせであった。また、被験者が多くその検知器の呼気入口は不衛生になったり、またそのセンサーのタバコの煙やホコリによる劣化も大きく測定精度を損ねていた。今回、このような不正をなくし、測定器の精度アップ、衛生面、保守性等をさらによくすることが課題であった。

手段は以下の通りである。

手段１は、アルコールガスセンサーを用い、呼気アルコール濃度を検知するセンサーユニットを持ち測定結果をデジタル表示にて被験者（測定者）のアルコール濃度を表示する仕組みと、その被験者のデータを市販のパソコン等にデータ転送出来る仕組みと、被験者ＩＤコード（社員ｎｏ．等）、測定時刻、温度、湿度、測定回数累計、測定結果濃度等を印字（送信）する手段を備えたことを特徴とするアルコール検知システムである。
手段１は、呼気アルコール濃度測定器に、ＩＤ入力装置として磁気カード、バーコードリーダ、ＵＳＢメモリー等のＩＤ識別入力装置を設け、さらに測定日時等をデータに残す為の時計機能、そして、測定結果を表示する表示ユニット及び印字するプリンタユニットを設け、最後に外部パソコン等の機器にデータ転送できる通信機能をもたせることにより、呼気濃度測定終了時に、これらの入力されたデータが各出力装置に転送させる。
尚、時計機能、プリンタ、キーボード、ＩＤ認識装置等のデバイスは、アルコール検知器本体でなくパソコン側に接続されたものでもよい。
また、設置場所は特に事務所に限らず、自動車内に設置してもよい。
自動車内に設置の場合、車内の常設してある他の機器（ラジオ、ＴＶ、等）のＣＰＵがこのアルコールガスセンサーのＣＰＵを兼ねてもよい。

手段２は、アルコール濃度の社内基準に合わせ、アラーム音及びデータ転送先、データ保存先（ファイル別）等を設定できることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段２は、アルコール検知器のメモリー（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、あるいは二次電池で記憶されたＲＡＭ等）に社内アルコール濃度基準値と出力方法を設定し、測定結果が基準値を超過した場合に手段１にある入出力装置で設定された方法により出力させる。
尚、上記のメモリー保管場所は、アルコール検知器本体でも外部パソコン側でもよい。

手段３は、被験者の測定時間帯を個別に設定でき、その時間帯を超過してもまだ測定が終わっていない被験者に電子メール等で被験者に測定する旨の連絡を自動的にする。また、管理者にも同様の電子メールが届くことを特徴としたアルコール検知システムである。
手段３は、予めパソコン側に設定された被験者の測定時間に対して、パソコン時計と比較して、計測済み、計測待ち、タイムオーバー等を常駐の専用プログラムソフトで検査して、未計測者（タイムオーバー）に対して予め決められた内容の電子メール（ｘｘｘ様、未測定です！直ちに測定お願いしす！）を自動的に送信する。

手段４は、測定データは、ＷＥＢ上にデータベース化され、各支社より閲覧できる。
閲覧データには、すでに登録済み顔写真画像と、測定中の顔画像が同一画面上に閲覧可能で、不正な代理測定等も出来なくした。また、そのデータベース上には過去の警告、違反等の履歴もファイル化され、運転者自信の飲酒運転に対する意識を向上できることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段４は、手段１〜３によって集められたデータ（データベース）を、社内ＷＥＢサーバーに保管することにより、全国どこの支店からもインターネットにより閲覧を可能とさせる。
このデータは、過去の履歴等も累計しながら保管する。

手段５は、被験者が不正を行うことの防止策として、被験者固有のＩＤカード（磁気カード、バーコードカード、ＩＣカード、ＩＤメモリー等）を読み取る入力装置をもたせ、そのカードを入力しないとアルコール濃度測定が出来ないことを特徴とするアルコール検知システムである。
ＩＤ認識後は、自動的に測定開始プログラムが動作する。
手段５は、被験者個人のＩＤ識別カード及びメモリーカード等が、本体装置に入力認識された時点で、アルコール検知器の計測が出来るようにする。認識されなかった場合、あるいはＩＤカード等を持っていない場合は、測定を拒否する。
ＩＤ認識後は、自動的に測定開始プログラムが動作し、簡便さと測定時間の短縮を図る。

手段６は、被験者がＩＤカードをもち忘れた場合、ＩＤ−ｎｏ．＆パスワード入力を可能とするテンキー入力部を備えたことを特徴とするアルコール検知システムである。
ＩＤ入力した方法は、当然ながらパソコン側に情報として保管される。
ＩＤ入力時のＥＮＴＥＲキーと測定開始キーを同一にし、クリアキーと測定中止キーを同一にした。
手段６は、手段５において、被験者のＩＤカード等が紛失した場合、テンキー入力部からＩＤ―ｎｏ．＆パスワード入力にて測定させる。測定終了後は、ＩＤ入力種別をパソコン側に記憶させる。
ＩＤ入力後（ＥＮＴＥＲキー）は、自動的に測定開始プログラムが動作し、簡便さと測定時間の短縮を図る。

手段７は、被験者が、呼気を止めた不正アルコール濃度測定や、他人が代わってＩＤカードを手渡してなりすまし測定を行なう防止策として、個別識別を可能とする入力装置（デジタルカメラ等）と、呼気流量（または風圧、二酸化炭素センサー等）センサーを備えてある呼気流量以上測定器に加わった時点でデジタルカメラが被験者の顔写真をデータ保存し測定を開始する。
保存画面には、被験者ＩＤコード（社員ｎｏ．等）、測定時刻、温度、湿度、測定回数累計、測定結果濃度等を上書き保存できる仕組みを備えている。
また、画像保存は、メモリー節約の為、ＷＥＢサーバー上である一定期間（たとえば１ヶ月）過ぎた時点で自動的に消去される。
このような不正防止策を設けたことを特徴とするアルコール検知システムである。
手段７は、測定時に吹き込まれる呼気を、風速計、風量計、風圧計、二酸化炭素センサーにてある一定値を超えた場合に計測を開始させる。
さらに、そのときの測定者の顔写真をデジタルカメラで取り込む。取り込む時のシャッタは、アルコール検知器内の上記、風速計等の一定の基準値を超えた場合、１回のみ撮影させる。あくまで撮影のシャッタ命令は、アルコール検知器自体から出力される。
尚、デジタルカメラ等は、アルコール検知器内部以外に、パソコン側に接続されたモニターカメラでも良い。ただし、シャッタ命令の出所は、アルコール検知器から出力させる。
取込終わったデータは、デイリーレポートとしてパソコン経由で、ＷＥＢサーバーに保管される。ただし、測定中の画像データは容量が大きい為、ＷＥＢサーバー側である一定期間たったら自動消去する。

手段８は、アルコールガスセンサーの欠点であるタバコの煙対策として、タバコ煙センサーを前方に取付、さらにアルコールガスセンサーにシャッタを取付て、もしタバコの煙を前方で検知した場合はシャッタを閉じてアルコールガスセンサーにタバコの煙が入らないように遮断することを特徴としたアルコール検知システムである。
手段８は、アルコールセンサーを外気から保護遮断するシャッター機能をもたせ、さらにタバコ煙センサーを呼気取入れ口に配置させる。
通常、シャッタが閉じてアルコールガスセンサーは外気から遮断させる。呼気計測時にタバコ煙センサーが煙を感知しなかった場合シャッタをあける仕組みを持つ。
シャッタ駆動は、ソレノイド、及びモータ、あるいは圧電素子等でもよい。
特に、自動車内部でこのシステムを使用した場合は、粉塵混入防止と、ケース蓋オープンで測定開始できる簡便な操作性を実現させた。

手段９は、アルコール検知システムが、屋外、車内等に置かれる場合、アルコールガスセンサーに汚れが付着し、感度が大幅に悪くなる。その為、普段はセンサーユニット自体に外気からのホコリ除けのカバーを設け、このカバーが閉じた時点で測定を中止し、開いた時には測定可能とする開閉認識のスイッチを設けたことを特徴とするアルコール検知システムである。
手段９は、センサーユニット自体を外気を遮断する蓋及びケースより構成し、使用する時のみ蓋を開けて使用する。このとき中に組み込まれた蓋等の開閉認識スイッチにより計測モードに入ったことをアルコール検知器のＣＰＵに知らせる。
尚、この信号の使い方として、アルコール検知器の電源ＯＮ／ＯＦＦに連動してもよいし、ただ単に計測モードＯＮ（ＣＰＵはすでに電源ＯＮの状況下で）になっている状態入力として使ってもよい。

手段１０は、アルコールセンサーのタバコのヤニ、ホコリ等の汚れによる感度低下を未然に検知するため、アルコールセンサーユニット内に透過型光センサー（反射でも可）を設けて、ある光透過率を下回った場合、センサーユニット自信の交換を知らせる機能をもったことを特徴とするアルコール検知システムである。
手段１０は、タバコのヤニ等の汚れのモニターとして、呼気が通過する場所に、透明な樹脂を置き、その汚れ具合を透過型光センサー等で汚れ具合を電気的に判断させる。その際、規定値以上の汚れになった場合は、アルコール検知器本体よりセンサーユニットの交換等の情報を表示、印字、または、パソコン側にデータ転送させる。
尚、汚れ具合のセンサーとして、反射型光センサーでもよい。

手段１１は、アルコールセンサー部には、多くの人の呼気があたり、衛生的な問題を解決する為に、アルコール検知ユニットのホルダー部内に殺菌システム（紫外線殺菌灯、オゾンガス発生装置、アルコール蒸気殺菌等）を設け、装着時スイッチがオンした時にそれらの殺菌システムが稼動して殺菌する。
こうした衛生面のシステムを備えたアルコール検知システムである。
手段１１は、アルコールセンサーホルダ内に仕掛けられた、紫外線殺菌灯等で、アルコールセンサーユニットの呼気入口部を消毒させる。
消毒するタイミングは、アルコールセンサーユニットが、そのホルダーに挿入されている時に限る。その為、装着中か否かの判断用に装着スイッチがホルダー内部に仕掛けられている。
尚、消毒の手段は、オゾン、塩素、消毒液、アルコール等の噴射、蒸気等でもよい。

手段１２は、手段１１、でアルコール蒸気で殺菌する場合、ある一定の温度下で一定の濃度で殺菌中に、アルコール濃度センサーの校正（キャリブレーション）を行う。このようにして、センサーの校正と殺菌を同時に行えることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段１２は、上記手段１１のアルコールを用いた時で、ホルダー内部にアルコール用受け皿と、その受け皿を加熱蒸発させるヒータと、受け皿中のアルコールの温度を一定に保つ為のサーミスタとそのヒータ制御回路を持たせる。
つまり、一定温度に加熱されたアルコールの揮発量を一定とした時のアルコール濃度を一定とした時に、このアルコール検知センサーの感度補正を自動的に行い、ソフトキャリブレーションを実行させる。

手段１３は、センサー呼気取入口の衛生面を、各人専用（衛生面は自己管理）のマウスピース型として、そのマウスピース内にＩＤを識別できるＩＤタグチップを内蔵し、マウスピースを装着した時に同時にＩＤ識別及び入力が出来、測定開始モードに入る。
このように、衛生面とＩＤ認識を同時に可能とする装置を備えたアルコール検知システムである。
手段１３は、各人に持たせたマウスピースによって衛生面の管理を各個人にさせる。その場合、個人のマウスピースをＩＤ入力装置に仕上げる。具体的には、すでに世の中で認知されたＩＣタグチップをマウスピースに実装することで実現する。
当然ながら、マウスピースを装着するアルコールセンサーユニット側には、それを認識する為のアンテナ及び発振コイル及び受信回路が内蔵される。

手段１４は、測定結果の単位を簡単に変換できる変換キー（ｍｇ／Ｌ⇔ＰＰＭ）を備えたアルコール検知システムである。
手段１４は、呼気アルコール濃度の表示単位を、ｍｇ／ＬとＰＰＭいずれの表示にも変換できる釦を検知器側に実装させる。
変換アルゴリズムは次式にて計算される。
ｍｇ／Ｌ＝ＰＰＭ × ０．０００１９１６
ここで用いられる係数は、当然ながら、約０．０００２でもよい。

手段１５は、保守を容易にする為、バラツキの多いアルコールガスセンサーと個別補正可能なボリューム、ＥＥＰＲＯＭ等を1個の部品として構成し、市場に設置してあるどの機器にも校正なしで交換保守できるし、また、センサーユニット単位でも校正なしで交換できることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段１５は、アルコールガスセンサーのばらつき補正を、独立したＰＣＢ上にボリューム（電子ボリューム等でも良い）、ＥＥＰＲＯＭ等を実装し、センサーモジュールとして完成させる。同一アルコール濃度であれば、そのセンサーモジュールから出力される電圧、電流、その他データ等は、すべて互換可能にさせる。
また、当然ながら、センサーユニット交換も同様に無校正で互換可能である。
尚、上記、補正として記憶可能なワンタイム書込のＣＰＵをセンサーモジュールに実装しても同様に可能である。

手段１６は、上記手段１５のＥＥＰＲＯＭあるいは本体メモリーに、測定回数、及び機器導入日が保存され、パソコン経由で外部にその内容が確認できる。ある回数あるいは使用期間が超えた場合、そのセンサー等の交換を無駄なくタイムリーに保守できることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段１６は、上記手段１５のセンサーモジュール内部のメモリーに、使用履歴、補正履歴等を残し、ある一定回数あるいは一定期間使用した場合に、アルコール検知器本体表示、印字、あるいはパソコン側に交換時期の案内を表示、印字、データ転送させる。
当然ながら、この機能は、本体側メモリー、パソコン側メモリーを使っても可能である。
ただし、その場合はセンサーモジュールが新規に交換された時に、履歴の初期が必要である。

手段１７は、高精度バージョンとして、複数（2個以上）のアルコールガスセンサーで同時に測定して、すべてのセンサーの出力値がデルタＶ（±ｎ％）の範囲内であるときに正常動作と判断し、測定結果を平均値、真中（３個の場合）の選択が出来ることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段１７は、アルコールガスセンサーを２個以上設置して、個別感度不良による測定データの取込を防止させる。２個以上持たせることで、測定器自信が正常に動作しているか否かの判別も出来るし、センサー誤差を平均値、あるいは中間品のデータをとることによりさらに計測の信頼が出来る。

手段１８は、高精度バージョンとして、温度センサー、湿度センサー、経年変化（使用回数）を決められた補正特性より補正係数を割り出し、測定データに掛け合わせたものとオリジナル（補正前濃度）のデータをパソコン側に送る。
校正時には、各国のアルコールの法的基準値（リミット値）の濃度のガスを検知した時のアルコール濃度ＡＤ値をフルスケール値の約５０％±１０％におさまる様に、調整用ボリュームをもたせたことを特徴とするアルコール検知システムである。尚、当然ながら、オリジナル（補正前濃度）データは、パソコン側にも転送保存できる。
手段１８は、高精度測定をする為に、温度、湿度センサーをセンサーユニット内に設け、温度、湿度特性カーブを近似変換式を設定して、環境温度、湿度実測値を代入することで、アルコールガス感度補正係数を求められる。
そのとき得られたアルコール濃度にその係数を掛け合わせた結果を、検知器本体表示、印字、あるいはパソコン側に転送される。そして、オリジナル（補正前濃度）データも、パソコン側にも転送させる。
その精度アップのもう一つに、各国アルコール濃度法的基準値を、ＡＤ値で例えば８ｂｉｔＡＤ変換器を使った場合、スレッシュホールド値１２８が基準濃度に設定する。この場合の補正可能範囲は１１５〜１４０値（±１０％）に設定したすることにより、ボリュームの回転角（電子ボリュームのステップアップ量）等の感度を低く設定して、より高精度の測定を可能にする。

手段１９は、アルコールガスセンサーの感度補正用として温度センサーを用いた場合、その位置は呼気入口側とアルコールガスセンサーの間に位置することを特徴としたアルコール検知システムである。
手段１９は、温度補正用のサーミスタの実装場所を、呼気入口とアルコールガスセンサーの中間に位置させる。特に外気温、呼気温度の両方を検知する最適な場所は重要なポイントになっている。

手段２０は、アルコールガスセンサーの内部ヒータを測定後ある一定時間継続ＯＮし、その後さらにある一定時間ヒータ電力を若干下げて予熱し、その後は完全にヒータをＯＦＦすることを特徴としたアルコール検知システムである。
手段２０は、内部時計機能を用い、計測完了からタイマーカウントしながらアルコールガスセンサーのヒータＯＮ／ＯＦＦ、および予熱ＯＮ／ＯＦＦを行う。

本発明により、運転手の始業前飲酒点検を、数値的に管理し、さらにＷＥＢ上で閲覧できる為、飲酒運転の自己責任と、その重要性を再認識できる。

また、人事面でも、過去の飲酒データを蓄積しているため、乗務員から屋内勤務に配置替えすることで、社会責任上の安全運行を徹底できる。

また、色々な屋内、屋外、車内に設置しても十分その環境で使えるようになった。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態のブロック構成図である。 大きく本体ユニットとセンサーユニットに分割され、本体内部は、ＩＤ入力装置と、その結果を印字、表示するプリンタ、表示器、および、センサーユニットの呼気取入れ口の消毒用装置、被測定者の顔写真用のデジタルカメラ、測定データをパソコン等外部に転送するためのインターフェース回路、測定結果等の異常値および警告を発生するスピーカと、それらを計測演算するためのＣＰＵから構成されている。

センサー部は、アルコールガスセンサーの他、周囲環境を取り込む為の温度、湿度センサー、および計測を正しく行うための流量センサー、およびアルコールガスセンサーを保護するためのタバコ煙センサー、シャッタ、ケース蓋スイッチ、保守管理用の汚れセンサー等を設けている。

ここでは、本体ユニットとセンサーユニットを分離しているが、本体、ユニット一体型も本発明に入るし、さらに分離したシステムも本発明に入る。

まず、概観イメージとして図２、図３、図４、図５、図６、図７を記載する。

図２は、ＩＤ入力装置として磁気カードリーダを本体内部に実装し、本体中央部にカメラを取り付けている。被験者は、センサーユニット４より呼気を吹き込む。８はセンサーユニットを保管するホルダーである。計測結果は３の表示器および１のプリンタより出力される。また、磁気カード等を持たない被験者用にテンキー５を常設してある。

図５、図６、図７は各ＩＤ入力装置として、外置き磁気カード１０、外置きバーコードリーダ１１、およびＵＳＢメモリー等を実装した例を示す。

図３、図４は、本体、キーボード５、センサーユニット４、プリンターユニット１、ＩＤ入力装置（ここでは外置き磁気カードリーダ１０を、パソコン接続して構成した例で、市販のＩ／Ｏ製品を利用してでもシステム化できる。

以下、説明をわかり易くするため、図２、図５、図６、図７に関して説明する。

まず、アルコールガスセンサーの基本計測に関しては、フローチャート図３６にて記載した。

センサー装着スイッチがＯＦＦ（外れる）でかつ、ＩＤ入力が正しく入力されてはじめてアルコールガス濃度計測モードに入る。その後、呼気中のタバコ煙センサが反応した場合は、タバコ煙感知を表示して計測を中止する。この行為は、アルコールガスセンサが、タバコ煙を吸い込むと、感度特性が大きく劣化するために、普段は常時アルコールガスセンサーを外気と遮断させている。計測時にタバコ煙センサが反応しなかった場合のみ、計測ができる。（この煙センサーの遮断機構は、後述する。）
計測モードに入ったあと、ある一定期間濃度計測を行い、最も濃度が高かったものを最終計測結果に取り入れる。その結果、ある社内基準値を超過した場合は、図３３にあるように予め出力設定された方法でアラーム表示、アラーム音等を発生し、その旨の結果レポートをプリンタ等より出力する。また、同様のデータをパソコン側にもデータ転送する。ここでの転送データは、環境補正後濃度データ、環境補正前濃度データ、温度、湿度データ、ＩＤデータ、時計データ、画像データ、警告ステータス等からなる。これらのデータはパソコン側にデータベース化され記憶保持される。計測時の画像は、図２３の基本画像か、パソコン上で図２４のように各種データが上書きされて保存される。

このようにして、息を止めながら計測した場合は、風量計がある一定値を超えず最後の計測終了までいたらない。もし仮に他人になりすませて測定しようとした場合、ＩＤ入力装置で引っかかり、次に、計測中のデジタルカメラ写真から不正測定も証拠として残るため、従来とは比べようのない確実な測定が可能となった。さらに、パソコン側に保存されたデータは、図２６に示すように、濃度データより、飲酒ワースト運転手等のリストはもちろん、ＷＥＢサーバーより世界中どこからでも一覧できる。ここまで行うことにより、運転者自身も飲酒に対する自覚、責任意識を高め、安全運転に努めることができる。

ネットワーク図は、図３１に示す本部、支社システムより構成され、本部ＷＥＢサーバー上の画像データイメージは図３２の様になる。登録済み画像（顔写真）６６と、測定画像４６が同一画面上に出力される為、不正か否かすぐ判別できる。

また、そのサーバーソフトは、フローチャート図３８、図３９にあるように、各支社からのデータを受信しながらＷＥＢに公開できるまでのデータ編集を行う。画像及び履歴データをデータベースから読み出し、新しく受信したデータと組み合わせてデイリーレポートを出力する。さらに、画像メモリーの容量がＷＥＢサーバーに負担にならない様に、ある一定期間経過した時点で、計測中の画像を自動的に消去する。また、日々の被験者の計測予定時間をＷＥＢサーバーが常に管理し、未測定者のタイムオーバー（定刻時間までに計測しなかった場合）時に、メールにて被験者に自動送信する。さらに催促しても計測されなかった場合は、本部宛てにＣＣ．にてメール転送される。

このようにして、会社全体で、飲酒運転の禁止を実行できるようにした。

＜第２の実施形態＞
図８は、アルコールセンサーユニット４の概観で、呼気入口１５、呼気出口１４、およびセンサーユニット外側ケース２４−１、と内側ケース２４−２、から構成されている。

その内部機構は、図９に示す。

この特徴は、温度センサー５４が、アルコールガスセンサーと呼気入口の間に位置したことにある。アルコールガスセンサーは、温度に大きく依存し、外気温度、呼気温度の関係で、実験的に入口側とガスセンサー側の中間にあることが最も良い。（必須）
次に、図１０、図１１は、図８、図９の外側ケースをねじって、呼気入口１５、出口１４、を遮断した図である。普段、使用しない場合は、このように遮断されるため、内部高精度のアルコールガスセンサー等をホコリ、タバコの煙り等を遮断して、極力特性劣化を防ぐことができる。次に、外側ケースをねじって外気を取り込むようにすると、図９に戻り、スイッチ１８がＯＦＦし本体側は計測できる状態を知ることができる。しかし、まだ内部シャッタ１６がふさがって、呼気入り口から空気が入らない。内部アルコールガスセンサーが計測レディー（ウオームアップ完了）となると、被験者には呼気を吹き込む旨のメッセージが表示され、この時点で吹き込む。そのときの状態図を図１２に示す。タバコ煙センサーが、呼気中に無いと判断されたとき、ソレノイド１７がＯＮして図１３のようになる。このようにしてやっとシャッタが開き、呼気がさらに内部に進む。ここで呼気の風圧が、風車２１を回転させる。

その際、風車の回転センサー２２（光学センサー）にて回転の度合いを検出する。アルコール濃度を正確に計測するに必要な呼気流量を本体ＣＰＵで観測（計測）しながら、図２５に示す風速値Ｖ１を越えた時点で計測準備ＯＫとなり、この時点でデジタルカメラのシャッタを本体ＣＰＵより指令する。その後、アルコール濃度測定のＭＡＸ値を最終結果として印字、表示、パソコンへのデータ転送となる。

＜第３の実施形態＞
図１４は、タバコヤニ、ホコリ等の影響度を識別する方法を説明する。

永く使用し続けた場合、内部にタバコヤニ、ホコリが入りこむ。その場合、透明樹脂２３に付着し透明度が劣化する。この透明度を発光ダイオード２５とホトダイオード２６を使い遮光具合を電気的に識別しする。このレベルがある一定の基準を超えた場合、本体ＣＰＵがパソコン側にセンサー交換のメッセージを転送して、保守作業をスムーズに行えるようにした。また、その際、本体表示、印字に保守交換のメッセージを被験者およびその検知器の管理者に伝えることが可能になった。

＜第４の実施形態＞
図１５は、アルコールセンサーユニットホルダー部８に、アルコールセンサーユニット装着されたか否かの判断用に装着スイッチ２７を設け、その内部にオゾン発生をするための高圧電圧発生回路２９と、オゾン発生器２８より構成されている。

センサーユニットが装着スイッチ２７によって装着されたと判断された場合、高圧発生回路に電源が加わり、オゾン発生が始まる。センサーユニットはホルダーの中で、オゾンガスによって殺菌、滅菌される。オゾン濃度はある程度密封された中で発生するため、殺菌効率もよい。また、ホルダーから外されたときは、スイッチ２７がＯＦＦになり、高圧電源がＯＦＦになって感電防止および無駄なオゾン汚染を防止するこができる。

図１６は、図１５のオゾン発生器を殺菌灯点灯回路３１と紫外線殺菌灯３０に変えて、ホルダーにアルコールセンサーユニットが装着された時のみ殺菌灯を点灯し、外れた場合には、危険防止の為に消灯させる。

図１７は、消毒殺菌用にエタノールを用いた場合である。このとき、エタノール容器３２内部に濃度（純度）の既知のものを使用し、エタノール供給パイプよりエタノール揮発皿５７に加えられる。揮発皿はあるヒータ制御回路３６とヒータ４５と温度検知用サーミスタ３５によって常にある一定の濃度のエタノールガスを発生させ、アルコールセンサーユニット部を殺菌すると同時に、アルコールガスセンサーの校正用に用いることができる。殺菌開始後、アルコール濃度が飽和した時点のアルコール濃度値は常に一定になることを利用して、現状のアルコール濃度補正係数を修正して"測定値＝基準濃度"なる補正係数を最新の係数に改める。（校正）

これによって、常に正確な校正ができるとともに、アルコール消毒の２通りが実現可能となった。当然ながら、上記消毒、滅菌をする場合は、アルコールセンサーユニット内の呼気入り口は開き、さらに、内部シャッタ１６も開く必要がある。呼気入り口が閉じていた場合はスイッチ１８によって判断して、"ユニット呼気入り口を開けてホルダーに取り付けてください"等のメッセージを本体表示、パソコン等にも表示し被験者あるいは管理者に指示できる。ホルダーに装着されかつ呼気入り口が開いていた場合、初めてソレノイド１７がＯＮしてアルコールセンサーユニット内部にまで、オゾン、紫外線、アルコール殺菌ガスが入り殺菌される。

＜第５の実施形態＞
図１８は、多くの被験者が使うことを意識し、各個人専用のマウスピースを作成した。

その際、個人のＩＤ識別用に一般に使用されつつあるＩＣタグチップ３８をマウスピースに埋め込み、それを読み込むためのＩＣタグチップ用送受信アンテナコイル３９とＩＣタグ認識回路４０をアルコールセンサーユニット４に実装させる。これにより、マウスピース３７をセンサーユニットに装着した時ＩＤ認識を行い、アルコールガス濃度計測が始まる。（前述、フローチャート図３６参照）

これにより、個人個人がマウスピースを洗浄、消毒する上で衛生上の問題は個人責任になるため、企業側の導入もしやすくなり、かつ不正防止にも役立つ。

＜第６の実施形態＞
図１９は、劣化、経年変化のあるアルコールガスセンサーを交換する場合、本体ごと工場に戻して交換、再調整するのでなく、設置現場で、センサープリント基板４１ごと交換すれば、本体調整、校正等の必要も無くなる。その対応策として、アルコールガスセンサーのほかに、調整を必要とするボリューム、補正プログラム、設定値等をまとめて一体にし、調整済みのセンサーとして完成させる。そのため、入力されるアルコールガス濃度に対して、出力されるガス濃度出力は、どのセンサープリント基板も同一の出力ができる。その結果、センサー不良、劣化が生じた場合、どこでも簡単に交換し、すぐ測定開始ができる。また、予備に、センサー基板を確保しておけば、何かあった場合の保守コストも安くできる。さらに発展的な方法として、多少コストアップはするが、図２０にある様に、センサーユニット自体を校正なしで交換できるようにもした。

尚、交換済みのユニット及びセンサープリント基板が、最悪、再利用されると大問題になってしまう。そこで、図１９、図２０のセンサーユニット側ＥＥＰＲＯＭに使用回数及び設置日を記憶させる。この使用期間、使用回数がある一定値を超えた場合、印字、表示、データ転送にて保守、交換の案内が出せる為、もし仮に古いモノと交換してしまった場合には、その時点で交換の表示等が出る為、サービスマン等の間違いも無くなる。当然、本体キーボードより保守情報釦を新設すれば、履歴情報（導入日、使用回数等）も表示、印字できる。

＜第７の実施形態＞
図２１は、測定単位を変換する釦を、アルコール検知本体に実装した。測定結果は、飲酒基準面から見れば、呼気１リットル中に含まれるアルコールの重量であらわす必要がある。しかしながら、一般の校正用のアルコールガス測定器は、本来のアルコール濃度をあらわすＰＰＭ表示である。そのため、正確な測定器から得たＰＰＭ表示と、アルコール検知器が表示したｍｇ／Ｌでは比較検証できない。そのためｍｇ／ＬをＰＰＭ変換する必要がある。今回、"ＰＰＭ＝ｍｇ／Ｌ ÷ ０．０００１９１６"で演算させる釦４３を本体に実装した。通常、電源ＯＮ直後、リセット直後はｍｇ／Ｌ表示をして、釦４３が押された場合にＰＰＭ表示する。また、離せば、ｍｇ／Ｌに戻すか、押すたびに交互に表示するかはどちらでもよい。

＜第８の実施形態＞
図２２は、アルコールガスセンサー内部のヒータ制御のタイムチャートである。ヒータに電源が入って、アルコール濃度計測するために少なくとも２０秒、できれば１分以上経過した後でないと正確な計測ができない。また常時ヒータをＯＮしつづけるとヒータ等の経年変化を生じてしまう。そこで、運転手等の被験者が集中する朝には、極力被験者には待ち時間をなくし、勤務に出てしまったあと（約３０分後）には、ヒータを切るようにソフト制御させれば、経年変化の影響も少なくなる。

具体的には、図２２及びフローチャート図３７にあるように測定完了後、第１のタイマー値ｔ１を設定し、ｔ１の間は継続してヒータを通電させる。

目安としてｔ１は約５〜１０分程度のタイマーとして想定できる。

もし、ｔ１以内に次の被験者２が測定を開始し始めたら、ヒータは切ることなく継続通電して測定モードに入る。その場合、ヒータのウオームアップ時間（約２０秒〜１分）を待つことなく測定ができる。仮に、不幸にしてｔ１時間を超過した場合、完全に切るのでなく例えばＤｕｔｙ１／２でヒータに通電させる。その予熱通電時間をｔ２時間に設定し、次の被験者が測定開始するときのウオームアップを１０秒以内にできる。具体的にはｔ２を約３０分から１時間程度のタイマーとして想定できる。この採用によって、早朝一番の忙しい中でも効率よく被験者を待たせることなく測定を完了させることができる。

＜第９の実施形態＞
図２３は、測定中のデジカメ写真である。フローチャート図３７にあるように、その映像と、ＩＤ情報、温度、湿度、時計情報等がパソコンに送信される。

その映像系（被験者の測定字の映像）に上記情報を同一画面上に書き込むことにより、後で、測定データと画像等の２画面を見ることなく画像のみ確認すればすべての情報が確認できるため、効率面でもよくなった。具体的には、図３２の通りである。

＜第１０の実施形態＞
図２７、２８、２９、３０は、複数のアルコールガスセンサーを用いた実施例である。繊細で故障のし易いガスセンサーは、日ごろの精度確認（校正）等を実質的に行うことは面倒で、技術的にも難しいものがあったが、複数個（２個以上）使用することで、センサー精度が保たれているか否か判別できる。具体的に、図２７は、３個使用した場合の各センサーの特性値５９−１、６０−１、６１−１が描かれる。その場合、正確な測定をしようとした場合、２通り提案できる。

１、図２７に示すように、３個の中の真中を選択する。これによって相対的に最も大きくずれている５９−１が外れ、精度はある程度保証される。
２、図２７の相対的に３個の中で最も大きくずれている５９−１を外し残りの６０−１、６１−１の平均値を正として取り込む。（図２８参照）このように、センサーを複数使用することで、ある程度永い期間、精度を保ちながら保守せずに測定可能となる。

センサー２個の場合は、初期には、ほぼ同一特性である。その後相対的に２個のセンサー特性が大きくずれ込んだ場合は（図２９）、サービスコールの対象になり、センサー不良を被験者、管理者に表示、印字、パソコンにデータ転送することができる。

＜第１１の実施形態＞
に、高精度のアルコールガス濃度を計測するための方法を記した。

具体的には、図３４に示すように、
１、アルコールガスセンサーの個々の特性のバラツキが大きい
２、アルコール濃度が増えるに従い抵抗値変化が少なくなる。
（高濃度の場合は、精度が次第に悪くなる。）
３、韓国、日本ではアルコール基準が異なる。
（日本、韓国共通の設定にすると、どちらか一方あるいは両方の、法的基準値のガスでも多少の誤差が出てしまい、より正確な法的基準の判断が出来なくなってしまう。）

以上のことから、これらのバラツキのあるアルコールガスセンサー２０を図３５のＲｓの場所に挿入し、その抵抗値と同等の値に設定できる可変抵抗５８を設ける。そこで、基準濃度ガス、例えば日本であれば０．１５ｍｇ／Ｌの濃度ガスをセンサーに吹きかけた時点の抵抗値は、図３４のＲｊ１〜Ｒｊ３まで変化する。その時の、ボリューム５８をＲｊ１〜Ｒｊ３にすることで、図３５のＩＶＯＵＴは２．５Ｖ（５Ｖ入力の１／２）になる。

この電圧値をＡＤ変換して８Ｂｉｔであれば１２７あるいは１２８の値が入力される。

このときのボリュームの抵抗値（日本仕様）はＲｊ１〜Ｒｊ１＋３０％の範囲の抵抗値に設定する。

これにより、日本の法的基準値は、確実に設定（調整）が完了する。

この基準ガスを入力した時のＩＶＯＵＴ値を２．５Ｖ±１０％（５Ｖ入力の１／２）にすることで、ボリュームの回転角の誤差を最小限に設定できる。

ＡＤ入力後の得られた測定濃度結果"ｆ"に対して、既知としての温度係数ｋ（ｃ）、湿度係数ｋ（ｈ）、経年変化係数ｋ（ｔ）関数より求める補正後の濃度値"Ｆ"は
Ｆ＝ｆ×ｋ（ｃ）×ｋ（ｔ）×ｋ（ｔ）・・・式１
式１より求めることを特徴とし、さらに"ｆ"及び"Ｆ"の２個の濃度データをパソコン側に転送することで、測定した環境及び、測定精度の管理等が出来るようになった。もし、大きく想定外のデータが出た場合も、ガスセンサー異常なのか、あるいはその他のセンサー異常、あるいは、ＣＰＵ含むハードウエアの異常なのかＷＥＢ上からでも判断できる。

本実施形態のブロック構成図である。 本実施形態の一体型の外観図である。 本実施形態の分離型の外観図である。 本実施形態の分離型の外観図である。 本実施態１の説明図である。 本実施形態のバーコード入力方法の一例である。 本実施形態のＵＳＢメモリー入力方法の一例である。 本実施形態のセンサーユニットのケース蓋及びカバーの実装例である。 本実施形態のセンサーユニットの内部構造図である。 本実施形態のセンサーユニットのケース蓋、カバーが閉じた時の図である。 本実施形態のセンサーユニットのケース蓋、カバーが閉じた時の内部構成図である。 本実施形態のセンサーユニットのタバコ煙センサーの役目と、シャッター構造の説明図である。 本実施形態のセンサーユニット内の測定時の内部動作説明図である。 本実施形態のセンサーユニット内の内部センサー説明図である。 本実施形態のセンサーユニットの消毒時の説明図である。 本実施形態のセンサーユニットの消毒時の説明図である。 本実施形態のセンサーユニットの消毒時とセンサーユニットの機器校正の説明図である。 本実施形態のセンサーユニットのＩＣタグＣＨＩＰの応用例である。 本実施形態のセンサーユニット内のＰＣＢ実装図である。 本実施形態のセンサーユニット内の保守交換方法の説明図である。 本実施形態の単位変換キーの説明図である。 本実施形態のウオームアップの動作説明図である。 本実施形態のデジタルカメラの撮影例である。 本実施形態の画像データと測定データの説明図である。 本実施形態の測定開始とデジタルカメラシャッタの動作説明図である。 本実施形態のデータ編集画面の説明図である。 本実施形態のセンサー複数個の時の説明図である。 本実施形態のセンサー複数個の時の説明図である。 本実施形態のセンサー複数個の時の説明図である。 本実施形態のセンサーＰＣＢと、複数個のセンサーの実装図である。 本実施形態のＷＥＢシステム説明図である。 本実施形態のＷＥＢから得た、モニター表示例である。 本実施形態の各種設定方法の説明図である。 本実施形態の調整方法の説明図である。 本実施形態の調整方法の説明図である。 本実施形態の基本動作プログラムフローである。 本実施形態の基本動作プログラムフローである。 本実施形態のデータベース構築の説明用フローである。 本実施形態のデータベース構築の説明用フローである。

符号の説明

１ プリンタ（測定データレポート）
２ デジタルカメラ（被測定者の顔写真用）
３ 表示器
４ アルコールセンサーユニット
５ キーボード
６ 磁気カードリーダ
７ ケーブル
８ アルコールセンサーユニットホルダー部
９ アルコール検知器本体
１０ 外置き磁気カードリーダ
１１ 外置きバーコードリーダ
１２ ＩＤ認識用ＵＳＢキー
１３ ＵＳＢコネクタ
１４ 呼気出口（排気出口）
１５ 呼気入口
１６ シャッタ
１７ ソレノイド（シャッタ開閉用）
１８ ケース蓋スイッチ
１９ タバコ煙センサー
２０ アルコールガスセンサー
２１ 風車（風量測定用）
２２ 光学センサー（反射及び透過型光センサー）
２３ 透明樹脂
２４−１ アルコールセンサーユニット外側ケース
２４−２ アルコールセンサーユニット内側ケース
２５ 発光ダイオード
２６ ホトダイオード（受光側）
２７ 装着スイッチ（アルコールセンサーユニット装着検出用）
２８ オゾン発生器
２９ オゾン発生用高圧回路
３０ 紫外線殺菌灯
３１ 殺菌灯点灯回路
３２ エタノール容器＆蓋
３３ エタノール供給用パイプ
３４ エタノール蒸気（ガス）
３５ サーミスタ（ヒータ制御用）
３６ ヒータ制御回路ユニット
３７ マウスピース付キーホールダ
３８ ＩＣタグチップ（ＩＣ）
３９ ＩＣタグチップ用送受信アンテナコイル
４０ ＩＣタグ認識回路（チップ）
４１ アルコールセンサー部交換ユニット
４２ 本体部メイン回路
４３ ｍｇ／Ｌ、ＰＰＭ変換釦
４４ エタノール液
４５ エタノール気化用ヒータ
４６ デジタルカメラ映像
４７ ＩＤ−ｎｏ． 氏名表示
４８ 時刻、温度、湿度表示
４９ アルコール濃度表示
５０ 測定場所表示
５１ 呼気風量（風圧）特性
５２ デジカメシャッタ動作ポイント（風量ｏｒ風圧ポイント）
５３ 不正測定風量時（風圧不足）の呼気風量（風圧）特性
５４ センサーユニット内サーミスタ（温度センサー）
５５ センサーユニット内湿度センサー
５６ スピーカ（圧電スピーカ等）
５７ エタノール揮発皿
５８ 電子ボリューム（あるいは単なる可変抵抗）
５９−１ アルコールガスセンサー１の特性
５９−２ アルコールガスセンサー１
６０−１ アルコールガスセンサー２の特性
６０−２ アルコールガスセンサー２
６１−１ アルコールガスセンサー３の特性
６１−２ アルコールガスセンサー３
６２ アルコールガスセンサー２、３の平均値特性
６３ コネクタ
６４ センサー補正用ボリューム
６５ センサー補正用ＥＥＰＲＯＭ（プログラム、補正データ）
６６ ＷＥＢサーバー側登録画像（顔写真）
６７ ＥＮＴＥＲキーと開始キー
６８ クリアキーと測定中止キー
６９ ＡＤ入力端子

Claims (1)

1. 被験者の呼気のアルコール濃度の検知を行うアルコールガスセンサーを有するセンサーユニットと、前記センサーユニットに装着されるマウスピースとを備え、被験者のＩＤ情報が入力されたときに前記アルコール濃度の測定を行うアルコール検知システムであって、
   前記マウスピースは、前記ＩＤ情報を記憶したＩＣタグチップを有し、
   前記センサーユニットは、前記マウスピースが装着されたときに前記ＩＣタグチップから前記ＩＤ情報を読み込むことを特徴とするアルコール検知システム。
   

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