説明

飲酒検知装置

【課題】単なる血中アルコール濃度の測定だけにより、飲酒運転を防止するのではなく、アセトアルデヒドや疲労感を誘起する体内物質までもを考慮することにより、より効率的且つ確実に飲酒運転を防止でき、しかも軽量・小型で且つ安価な飲酒検知装置を提供する
【解決手段】被検者の生体情報を被認証情報として取得する生体情報取得部4と、この生体情報取得部4の動作と連動して、被検者の体の一部の赤外分光吸光率を特定の波長に関して選択的に測定し、被検査情報を取得する測定部1と、登録生体情報及び基準吸光率を記憶する情報記憶部8と、登録生体情報と被認証情報とを比較し、被検者を特定運転者として個人認証する認証部10と、特定の波長において基準吸光率と被検査情報とを比較し、特定運転者の酒気帯び状態を判定する判定部10とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は飲酒状態を検知する技術に関し、特に車両等の移動体に搭載可能な小型・軽量且つ低価格な飲酒検知装置に関する。
【背景技術】
【0002】
飲酒による、自動車、鉄道、船舶及び航空機等である移動体の操作は、それぞれに関係する法律及び省令により禁止されている。実際に近年、飲酒による危険な運転が行われ、重大な事故が多々発生しており、移動体への操作前における飲酒及び酒気帯び度の管理が問われるようになっている。
【0003】
移動体の操作前及び操作中に飲酒の有無を検知することができれば飲酒による事故を未然に防ぐことができる。このような対策として、運転者の呼気中に含まれるアルコール濃度を検出して飲酒運転の防止を物理的に図るアルコール成分検出装置がある(例えば、特許文献1参照)。なお、呼気による測定では、呼気中のアルコール濃度を的確にキャッチできるようにマウスピースが必要である。しかし、口腔粘膜を介した感染症を防止するため、個人専用のものを用意し、測定ごとに消毒する必要がある。
【特許文献1】特開2004−245800公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載されたようなアルコールのみの検知では、個人差があり、適切な飲酒運転防止になり得ない場合もある。更には、運転者の酒気帯び度に対し、アセトアルデヒド及び疲労感が残った状態では、アルコール代謝とともにアルコール濃度が減少傾向となる影響が考慮されず、適切な酒気帯び度が判定されない問題がある。
【0005】
一方、アセトアルデヒドや疲労感を誘起する体内物質を検出するためには、FT−IR(フーリエ変換赤外分光光度計)等の高価且つ大型な装置が必要で、移動体等に搭載する簡便な装置としての適格性を欠く。
【0006】
飲酒による事故は自動車に限られず、船舶や航空機等種々の移動体でも同様である。
【0007】
本発明は、単なる血中アルコール濃度の測定だけにより、飲酒運転を防止するのではなく、アセトアルデヒドや疲労感を誘起する体内物質までも考慮することも可能であり、より効率的且つ確実に飲酒運転を防止でき、しかも軽量・小型で且つ安価な飲酒検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の様態は、(イ)被検者の体の一部の赤外分光吸光率を特定の波長に関して選択的に測定し、被検査情報を取得する測定部と、(ロ)特定の波長において基準吸光率と被検査情報とを比較し、被検者の酒気帯び状態を判定する判定部とを備える飲酒検知装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、単なる血中アルコール濃度の測定だけにより飲酒運転を防止するのではなく、アセトアルデヒドや疲労感を誘起する体内物質までも考慮するが可能であり、より効率的且つ確実に飲酒運転を防止でき、しかも軽量・小型で且つ安価な飲酒検知装置を提供することを目的とする。
【0010】
飲酒検知装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【0012】
本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置は、図1に示すように、被検者の生体情報を被認証情報として取得する生体情報取得部4と、この生体情報取得部4の動作と連動して、被検者の体の一部の赤外分光吸光率を特定の波長に関して選択的に測定し、被検査情報を取得する測定部1と、登録生体情報及び基準吸光率を記憶する情報記憶部8と、登録生体情報と被認証情報とを比較し、被検者を特定運転者として個人認証する認証部10と、特定の波長において基準吸光率と被検査情報とを比較し、特定運転者の酒気帯び状態を判定する判定部10とを備える。本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置は、更に、判定部が判定した結果を表示する表示部9とを備える。ここで、「特定運転者」とは、運転対象たる移動体に対する現実の運転(操縦を含む)を行う者であり、本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置においては、その自動車を実際に運転する運転者である。又、「個人認証」とは、その個人(本人)しか持ち得ない属性を元にその属性を確認し本人であることを証明する行為を指す。本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100において、この個人認証は、生体情報取得部4が取得した生体情報を被認証情報として用いて生体認証を行う。ここで、「生体認証」とは、バイオメトリクス認証とも呼ばれ、人間の身体的特徴(生体器官)や行動的特徴(癖)の情報を用いて行う個人認証技術であり、指紋、瞳孔、虹彩、静脈、声紋、網膜及び筆跡等があるが、実施の形態では、指紋を被認証情報として取得し、生体認証を実施する。
【0013】
光源5が出射した赤外光を検出する測定部1には、重水素化L−アラニンドープトリグリシン硫酸結晶(DLATGS)、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT系)、タンタル酸リチウム(LiTaO系)、ポリフツ化ビニリデン(PVF2)等の焦電センサ等種々の赤外線検知器が採用可能である。DLATGS素子は、潮解性を持つために,KRS−5窓板を取り付けて外気から遮断した構造を取る。DLATGSの場合、感度が高いもののキュリー温度が低いため、素子の温調が必要である。また、光源5には、車両の熱やハロゲンランプ及びセラミックヒータを使用可能である。
【0014】
図1に示した情報記憶部8は、特定の波長のそれぞれに関して飲酒の判断基準となる基準吸光率や予め登録した特定運転者の指紋情報の他に、生体情報取得部4が今回被認証情報として取得した被検者の生体情報(指紋情報)及びその取得日時、測定部1が今回測定した被検者の被検査情報及びその測定日時等も記録される。なお、特定運転者としての登録は複数可能であり、自動車の所有者以外も運転できるよう利便性を向上させることも可能である。情報記憶部8には、半導体メモリ、磁気ディスクや光ディスク等種々の記録媒体が利用可能であり、記憶された情報をデータとして管理し、容易に検索・抽出などの再利用をできるようにしたデータベースの形式で構築することもできる。
【0015】
図1に示した認証部10は、情報記憶部8に記憶されている予め登録された特定運転者の指紋と、生体情報取得部4が被認証情報として取得した被検者の指紋を比較して個人認証を行う。比較した2つの指紋が一致すれば指紋を取得した被検者を登録された特定運転者として特定し、異なれば飲酒検知装置を搭載した自動車の操作資格がない被検者として特定する。認証部10には、認証演算機能(演算回路)を備えた演算処理回路(CPU)等が使用可能である。
【0016】
図1に示した判定部3は、予め登録した基準吸光率と測定部1が測定した被検者の測定結果とを特定の波長のそれぞれにおいて比較し、被検者の運転(操作)の可否を判定する。特定の波長のそれぞれにおける測定された吸光率が、基準吸光率内に収まっていれば、操作(運転)が可能と判定し、特定の波長のそれぞれにおける測定された吸光率が基準吸光率を越えている場合には、操作(運転)できないと判定する。判定結果は表示部9に出力する。判定部3には、所定のアルゴリズムに則って被検査情報を算出する演算機能を備えた演算処理回路(CPU)が使用可能である。
【0017】
ここで、「酒気帯び度」を示す特定の波長のそれぞれにおける吸光率の測定について、図1及び図2を用いて説明する。吸光率の測定は図1の飲酒検知装置100を構成する簡易型赤外分光光度計によって、飲酒に特徴的な物質として同定された特定波長の信号を測定することで行う。
【0018】
図1に示す飲酒検知装置100を構成する簡易型赤外分光光度計は、光源5が発光した赤外光のうち特定波長の光の人体の一部による赤外分光吸光率を測定する測定部1、測定部1から出力された特定波長の吸光率のデータに対し信号処理する信号処理部2と、光源5が出力する光を断続光にするチョッパフィルタ7と、チョッパフィルタ7を回転させるチョッパ駆動部6と、予め同定した飲酒に特徴的な物質を示す特定波長についての指標(基準吸光率)を記憶する情報記憶部8と、測定された特定波長の吸光率と情報記憶部8に記憶された指標(基準吸光率)とを比較及び分析する判定部3と、分析結果を表示する表示部9で構成され、分光器を備えないので極めて簡単な構造であり、且つ安価である。
【0019】
なお、チョッパフィルタ7は図2に示すように、飲酒に特徴的な物質を同定可能な波長を選択的に透過させるバンドパスフィルタとして、第1の干渉フィルタ22a、第2の干渉フィルタ22b、第3の干渉フィルタ22c、第4の干渉フィルタ22d、第5の干渉フィルタ22e、第6の干渉フィルタ22fの6つのフィルタとチョッパ駆動部6から回転力の伝達を受ける回転軸20及びフィルタなしのリファレンス21により構成される。例えば、第1の干渉フィルタ22aは波数3350.35cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタであり、第2の干渉フィルタ22bは波数1581.63cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタであり、第3の干渉フィルタ22cは波数1415.75cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタであり、第4の干渉フィルタ22dは波数1120.64cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタであり、第5の干渉フィルタ22eは波数1039.63cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタであり、第6の干渉フィルタ22fは波数852.54cm-1の波長を透過するバンドパスフィルタである。
【0020】
飲酒を行うと、吸収されたアルコールの5%以上が毛髪、骨、歯、脂肪組織等の水分の少ない部位を除いて体中に浸透すると言われている。大半は肝臓で代謝されるが、それらの中間生成物がでる。例えば、脱水素酵素(ADH)によりアセトアルデヒドが生成され、アセトアルデヒド脱水素酵素(ALDH)により酢酸が生成される。又、一般に肝臓でアルコールの代謝が行われると、血中酸素飽和度の低下に関係して、肝機能が低下し、乳酸の代謝が悪くなり、血中の乳酸濃度が上昇する。これらの物質は分子振動に基づく赤外吸収のあるものがあり、体の一部の赤外吸収を調べることで飲酒を検知することができる。
【0021】
図3は、被験者に飲酒をさせ、FT−IR(フーリエ変換赤外分光光度計)により、飲酒前後における赤外吸光率のスペクトルをそれぞれ示しており、図4は、飲酒前後における赤外吸光率のスペクトルの差を示している。図4に示す飲酒前後の赤外吸光率の差によるスペクトル波形のピークからが、飲酒に特徴的な物質を同定可能な波長が決定される。図4に示される波数3350.35cm-1のピーク波長、波数3213.41cm-1のピーク波長、波数2926.01cm-1のピーク波長、波数1710.86cm-1のピーク波長、波数1662.64cm-1のピーク波長、波数1581.63cm-1のピーク波長、波数1542.40cm-1のピーク波長、波数1415.75cm-1のピーク波長、波数1363.67cm-1のピーク波長、波数1313.52cm-1のピーク波長、波数1261.45cm-1のピーク波長、波数1120.64cm-1のピーク波長、波数1039.63cm-1のピーク波長、波数852.54cm-1のピーク波長等が、血中アルコール、アセトアルデヒド等のアルコール代謝の中間生成物、乳酸等のアルコール代謝に関係して変化する物質に固有の波長であると推定できる。但し、図4に示した飲酒前後の赤外吸光率の差のスペクトル波形から、どのフィルタにどのピークの波長を割りあてるかは、任意に選択可能である。
【0022】
又、図3から飲酒の前後で変化していない生体由来のスペクトラムピークもあることがわかるので、この波長を第1〜第6の干渉フィルタ22a〜22fの6つのフィルタの内のいずれかに割りあてておくことにより、人体でないものや手袋装着との区別に用いることが可能である。
【0023】
更に、図2に例示したチョッパフィルタ7は、第1〜第6の干渉フィルタ22a〜22fの6つのフィルタを用いているが、フィルタの数は6つに限られず、7以上でも5以下でも構わない。但し、フィルタの数は1以上は必要なことは勿論である。但し、フィルタの数を複数とすれば、異なる波長間の信号強度(赤外吸光率)の比較により、データの信頼性を高めることが可能なので、フィルタの数は2以上が好ましい。
【0024】
チョッパ駆動部6がチョッパフィルタ7を回転させ、測定部1は光源5から発光した光の内、選択した特定波長の光についてそれぞれ同期検出する。好ましくは、測定部1はチョッパフィルタ7の回転による同期信号を用いてロックイン増幅検出またはボックスカー積分を行えば良いが、低コスト化の観点からは、単純な同期検出でも構わない。但し、チョッパフィルタ7は第1〜第6の干渉フィルタ22a〜22fと共に、フィルタなしのリファレンス21を有するので、このフィルタなしのリファレンス21を透過した信号を一方の信号として差動ロックイン増幅を行っても良い。差動ロックイン増幅を行う場合は、リファレンス21には波長特性のないニュートラルフィルタを用いて信号強度の調整をしてもよい。
【0025】
被検者が上側窓材11aと下側窓材11bの間に、人体の一部、例えば指を挿入すれば、光源5から発光された赤外光は、第1〜第6の干渉フィルタ22a〜22fが規定する特定波長に限定されて指を透過し、特定波長についての赤外分光吸光率が測定される。信号処理部2は、測定部1が出力するそれぞれの特定波長についての赤外分光吸光率のデータから雑音成分やバックグラウンド成分を除去する。算出された特定波長の赤外分光吸光率と情報記憶部8に記憶された対応する波長の飲酒前の赤外分光吸光率を判定部3が比較する。ここで、算出された被検者の赤外分光吸光率を「被検査情報」、情報記憶部8に記憶された飲酒前の指標となる赤外分光吸光率を「基準吸光率」とする。被検査情報と基準吸光率とを特定波長について比較することによって、判定部3が被験者の酒気帯び度を判定し、判定結果を表示部9に表示する。
【0026】
そして、下側窓材11bの表面には、透明電極が配置されている。透明電極は、本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100の始動ボタン(電源投入ボタン)として用いられるものであるが、本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100においては、下側窓材11bが、赤外分光吸光率の測定の窓材として機能しているので、透明性が要求されている。透明電極の材料は、可視光に透明でかつ電気を通す材料であれば良く、例えば、錫(Sn)をドープした酸化インジウム(In23)膜(ITO)、インジウム(In)をドープした酸化亜鉛(ZnO)膜(IZO)、ガリウム(Ga)をドープした酸化亜鉛膜(GZO)、酸化錫(SnO2)、耐酸性を付与するためにフッ素をドープした酸化亜鉛膜(FTO)等の透明電極が使用可能である。そして、始動ボタン(電源投入ボタン)として指の接触による電気抵抗の変化を測定するため、透明電極は1対の櫛形電極を互いに交叉指状に(インターディジタルに)構成している。即ち、指が透明電極に触ると、1対の櫛形電極間の電気抵抗の変化が検知され、この電気抵抗の変化を検知して飲酒検知装置100に通電が開始され、飲酒検知装置100の動作が開始する。
【0027】
次に、本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100を用いた飲酒検知方法を移動体の飲酒操作防止(飲酒運転防止)を例に、図5のフローチャートを参照しながら説明する。
【0028】
(a)ステップS101において、運転対象(移動体)に実装された飲酒検知装置100に被検者の指が挿入される。図1に示した下側窓材11bの表面の透明電極が電源投入ボタンとして機能しているので、飲酒検知装置100に被検者の指の挿入と同時に、生体情報取得部4が先ず動作を開始する。即ち、飲酒検知装置100に被検者の指が挿入すると、直ちに、ステップS102が開始され、被検者の生体情報(指紋情報)が被認証情報として生体情報取得部4により取得される。生体情報取得部4が取得した指紋情報は、図1の情報記憶部8に一時記憶される。
【0029】
(b)ステップS103において、認証部10は、ステップS102で取得した被検者の指紋情報と予め登録している特定運転者の登録生体情報(登録指紋情報)と比較し、ステップS104において、ステップS103の比較の結果に基づいて、電源投入ボタンに接触した被検者が運転対象を操作するに当たって正当な権限を有する特定運転者かどうかの認証処理を行う。ステップS102で取得した指紋情報と予め登録している特定運転者の指紋情報が一致すれば、認証部10は被検者が正規の特定運転者であると特定し、ステップS105に移る。一方、指紋情報が異なれば、被検者は特定運転者ではなく、飲酒検知装置100が搭載された運転対象(移動体)を操作する権限のない者であると特定し、飲酒検知装置100の動作を終了する。この場合、赤外光測定処理も行われない。
【0030】
(c)ステップS105において、光源5,チョッパ駆動部6及び測定部1等が動作を開始し、測定部1は、被検者の指を透過した赤外光の透過率(吸光率)をチョッパ駆動部6若しくはチョッパフィルタ7から同期信号を得て同期検出により測定する。測定値には、1回の測定で算出された値や、妥当性を向上させるため一定時間に数回の測定後、測定した値を用いて算出した平均値を採用することができる。測定回数や測定値を使用した測定結果の算出方法は、自動車の所有者によって予め設定することができる。信号処理部2は、測定部1が出力するそれぞれの特定波長についての赤外分光吸光率のデータから雑音成分やバックグラウンド成分を除去する。
【0031】
(d)ステップS106において、判定部3は、被検査情報である被検者の体の一部の赤外吸光率と基準吸光率(指標)とを比較し、ステップS107において、被検者の酒気帯び度を表示部9に表示する。
【0032】
(e)更に、ハンドルの一部に測定部1及び生体情報取得部4の生体への接触箇所を取り付けておけば、操作(運転)中においても一定の頻度で、生体情報取得部4が運転者の個人認証を行うことができる。なりすまし等が行われた場合は、自動車の操作(運転)をしている人物が、予め登録された特定運転者とは異なると判断され、警告が液晶ディスプレイ等である図1の表示部9に表示される。
【0033】
本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100によれば、飲酒の検知を行った特定運転者の被検査情報が、操作(運転)に適した状態かどうかを簡単且つ安価な装置で簡単に判定できる。特に、血中アルコール、アセトアルデヒド等のアルコール代謝の中間生成物、乳酸等のアルコール代謝に関係して変化する物質が分光器を用いずに小型且つ安価な装置で簡単に測定できる。また、第三者が偽装して被験者となり飲酒検知を行い、飲酒者であるが特定運転者が操作(運転)を行おうとしても、登録生体情報によって、第三者による特定運転者の飲酒運転幇助を抑止できる。加えて、飲酒の前後で変化しない生体由来のスペクトラムピークに対応する波長における赤外分光吸光率をも予め登録しておくことで、特定運転者による、生体以外の物質での偽装検知に対して防止することができる。
【0034】
更に、本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置100は、短時間、非侵襲及び簡便に移動体の運転(操作)前及び操作中において、簡易な装置で被検査情報を測定できるとともに、生体情報取得部4と連動して動作させることにより、運転者でない第三者が特定運転者になりすまして飲酒検知を行うこと及び生体以外の物質を用いた飲酒検知を排除できる。この結果、不必要な作業の発生を防ぐことができる。
【0035】
(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【0036】
例えば、図1に示す情報記憶部8は飲酒検知装置が備えるとして説明したが、車両に搭載されているカーナビゲーションシステムが備えるHDD等の記録装置を利用してもよいことは勿論である。
【0037】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置の主要部の概略を説明する模式的なブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置のチョッパフィルタの構造を説明する模式図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る飲酒検知装置用いる特定の波長を決定するために、予め測定した飲酒前後における赤外吸光率の変化を示すのグラフ図である。
【図4】図3から求めた飲酒前後における赤外吸光率の差を示すグラフ図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る飲酒検知方法を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【0039】
1…測定部
2…信号処理部
3…判定部
4…生体情報取得部
5…光源
6…チョッパ駆動部
7…チョッパフィルタ
8…情報記憶部
9…表示部
10…認証部
11a…上側窓材
11b…下側窓材
20…回転軸
21…リファレンス
22a…第1の干渉フィルタ
22b…第2の干渉フィルタ
22c…第3の干渉フィルタ
22d…第4の干渉フィルタ
22e…第5の干渉フィルタ
22f…第6の干渉フィルタ
100…飲酒検知装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検者の体の一部の赤外分光吸光率を特定の波長に関して選択的に測定し、被検査情報を取得する測定部と、
前記特定の波長において基準吸光率と前記被検査情報とを比較し、前記被検者の酒気帯び状態を判定する判定部
とを備えることを特徴とする飲酒検知装置。
【請求項2】
前記特定の波長は、血中アルコール、アルコール代謝の中間生成物及び前記アルコール代謝に関係して変化する物質の少なくともいずれかに固有の波長であることを特徴とする請求項1に記載の飲酒検知装置。
【請求項3】
前記特定の波長の光を選択的に透過させるバンドパスフィルタを、回転軸の周りに複数配置したチョッパフィルタを更に備え、前記バンドパスフィルタを透過した、互いに異なる波長の光により前記赤外分光吸光率を測定することを特徴とする請求項1又は2に記載の飲酒検知装置。
【請求項4】
前記被検査情報の取得と連動して動作し、前記被検者の生体情報を被認証情報として取得する生体情報取得部と、
登録生体情報と前記被認証情報とを比較し、前記被検者を特定運転者として個人認証する認証部
とを更に備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の飲酒検知装置。

【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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【公開番号】特開2008−253455(P2008−253455A)
【公開日】平成20年10月23日(2008.10.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−97679(P2007−97679)
【出願日】平成19年4月3日(2007.4.3)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】