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JP2009058398A - Gas concentration detector - Google Patents

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JP2009058398A
JP2009058398A JP2007226580A JP2007226580A JP2009058398A JP 2009058398 A JP2009058398 A JP 2009058398A JP 2007226580 A JP2007226580 A JP 2007226580A JP 2007226580 A JP2007226580 A JP 2007226580A JP 2009058398 A JP2009058398 A JP 2009058398A
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JP
Japan
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concentration
gas
detection
detection target
expiration
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007226580A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyomi Sakakibara
清美 榊原
Toshiyuki Taguchi
敏行 田口
Toshihiro Wakita
敏裕 脇田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2007226580A priority Critical patent/JP2009058398A/en
Publication of JP2009058398A publication Critical patent/JP2009058398A/en
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Abstract

【課題】呼気をわざわざ吹き込むことなく自然に呼吸するだけで、呼気中の検出対象ガスの濃度を高感度かつ高精度に検出することができるようにする。
【解決手段】呼気判定部が、酸素センサからの出力濃度に基づいて、呼気導入管内の空気に呼気が含まれるか否かを判定する。呼気判定部から呼気スタート信号が入力されたときに、第1バルブを切り替えて、第1捕集管へのガス流路を開いて、呼気導入管内の呼気空気中のエタノールガス成分を第1捕集管に吸引捕集する。また、呼気判定部から呼気終了信号が入力されたときに、第2バルブを切り替えて、第2捕集管へのガス流路を開いて、呼気導入管内の車室内空気中のエタノールガス成分を、第2捕集管に吸引捕集する。そして、第1捕集管及び第2捕集管の各々に捕集されたエタノールガス成分を加熱脱着して、アルコールセンサによって、エタノールガス濃度を各々検出する。
【選択図】図4
It is possible to detect the concentration of a gas to be detected in exhaled air with high sensitivity and high accuracy by simply breathing naturally without inhaling exhaled air.
An exhalation determining unit determines whether or not exhaled air is contained in the air in an exhalation introducing tube based on an output concentration from an oxygen sensor. When the exhalation start signal is input from the exhalation determination unit, the first valve is switched to open the gas flow path to the first collection pipe, and the ethanol gas component in the exhalation air in the exhalation introduction pipe is first collected. Collect by suction in a collecting tube. Also, when the expiration end signal is input from the expiration determination unit, the second valve is switched to open the gas flow path to the second collection pipe, and the ethanol gas component in the vehicle interior air in the expiration introduction pipe is removed. Then, suction is collected in the second collection tube. Then, the ethanol gas components collected in each of the first collection tube and the second collection tube are heated and desorbed, and the ethanol gas concentration is detected by the alcohol sensor.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、ガス濃縮検出装置に係り、特に、運転者の呼気に含まれるアルコールの濃度を検出することができるガス濃縮検出装置に関する。   The present invention relates to a gas concentration detection device, and more particularly to a gas concentration detection device capable of detecting the concentration of alcohol contained in a driver's breath.

従来、飲酒運転を防止するための、運転者の呼気中アルコール濃度検出装置は多数提案されている。例えば、運転者が呼気を吹き込み、呼気中のアルコール濃度を検出し、一定濃度以上のアルコールが検出された場合に、エンジン始動できないようにするインターロックシステム(ドレーゲル社製)が知られている。このシステムでは、呼気のみが検出器に導入されるため、呼気が希釈されず、また車室内空気成分の影響をうけることなく呼気中アルコールを検出することができる。   Conventionally, many alcohol concentration detecting devices in the driver's breath for preventing drunk driving have been proposed. For example, there is known an interlock system (made by Dräger) that prevents the engine from starting when the driver blows in the breath, detects the alcohol concentration in the breath, and alcohol above a certain concentration is detected. In this system, since only exhalation is introduced into the detector, exhalation is not diluted, and alcohol in the exhalation can be detected without being affected by the air component in the passenger compartment.

また、不正操作防止のために、運転者の吹き付け動作に対応して呼気中アルコール濃度を検出する飲酒運転防止装置が知られている(特許文献1)。この装置では、アルコールセンサの他に、温度センサ、湿度センサ、圧カセンサ、流量センサの何れか一以上が内蔵され、運転者の呼気吹き付け動作にのみ反応して、呼気中のアルコール濃度を検出することにより、不正操作による違法運転(飲酒運転)を防止している。   Also, a drunk driving prevention device that detects the alcohol concentration in the breath corresponding to the driver's blowing operation is known to prevent unauthorized operation (Patent Document 1). In this device, in addition to the alcohol sensor, any one or more of a temperature sensor, a humidity sensor, a pressure sensor, and a flow rate sensor are built in, and reacts only to the driver's breath blowing operation to detect the alcohol concentration in the breath. This prevents illegal driving (drinking driving) due to unauthorized operation.

また、呼気採取容器と、これに連通する捕集管及び吸引ポンプとを備えた呼気濃縮捕集装置が知られている(特許文献2)。この装置は、捕集管の継手の自動着脱機構により、作業時間の短縮化、作業の単純化、及び捕集管の外気汚染等の防止を目的としている。   Further, an exhaled gas concentration collection device including an exhalation collection container, a collection tube and a suction pump communicating with the exhalation collection container is known (Patent Document 2). The purpose of this apparatus is to shorten the working time, simplify the work, and prevent contamination of the collecting pipe by the automatic attachment / detachment mechanism of the collecting pipe joint.

また、気体中の希薄な成分を分析する場合、目的の成分に応じた吸着剤を充填した捕集管を用いて濃縮捕集した後、脱着させてガス分析装置に導入し、分析する方法が知られている。
特開2005−96663 特開平10−108850
In addition, when analyzing a dilute component in a gas, there is a method for concentration and collection using a collection tube filled with an adsorbent according to the target component, and then desorbing and introducing it into a gas analyzer. Are known.
JP-A-2005-96663 JP-A-10-108850

しかしながら、上記のインターロックシステムでは、運転者が呼気を吹き込まなければならないため、運転者にとってわずらわしい、という問題がある。   However, the above-described interlock system has a problem that it is troublesome for the driver because the driver must inhale.

また、上記特許文献1に記載の技術では、検出器に吹き付けられた呼気中の希薄な成分を検出する場合、そのままでは感度が不足して成分を検出できない場合がある、という問題がある。   In addition, the technique described in Patent Document 1 has a problem that, when detecting a dilute component in exhaled breath blown to a detector, the sensitivity may be insufficient and the component may not be detected as it is.

また、上記特許文献2に記載の技術では、単に車室内空気を捕集管に吸引し濃縮捕集して検出すると、目的とする運転者の呼気成分とその他の車室内空気成分(例えば同乗者の呼気成分や車両の内装材から揮発した成分、運転者または同乗者の香水や化粧品の成分、車室内のフレグランス商品の成分等)との区別が困難になり、精度よく呼気成分を検出することができない、という問題がある。   Further, in the technique described in Patent Document 2, when the passenger compartment air is simply sucked into the collection tube and collected and detected, the target driver's breath component and other passenger compartment components (for example, passengers) , Components that volatilized from vehicle interior materials, drivers or passengers' perfume and cosmetics, fragrance components in the passenger compartment, etc.) There is a problem that can not be.

本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、呼気をわざわざ吹き込むことなく自然に呼吸するだけで、呼気中の検出対象ガスの濃度を高感度かつ高精度に検出することができるガス濃縮検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can detect the concentration of a detection target gas in exhalation with high sensitivity and high accuracy by simply breathing naturally without inhaling exhalation. An object is to provide a gas concentration detection device.

上記目的を達成するために、本発明のガス濃縮検出装置は、検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かを判定する呼気判定手段と、前記呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに、前記検出対象の気体を吸引して検出対象ガス成分を捕集する吸引捕集手段と、前記吸引捕集手段によって捕集された検出対象ガス成分を放出して、検出対象ガスの濃度を検出する検出対象ガス濃度検出手段と、前記検出対象ガス濃度検出手段によって検出された前記検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する算出手段とを含んで構成されている。   In order to achieve the above object, the gas concentration detection device of the present invention determines that exhaled gas is included in the gas to be detected, and whether or not exhaled gas is included in the detection target gas. A suction collecting means for sucking the detection target gas and collecting the detection target gas component, and discharging the detection target gas component collected by the suction collection means, Detection target gas concentration detection means for detecting the concentration; and calculation means for calculating the concentration of the detection target gas in the expiration based on the concentration of the detection target gas detected by the detection target gas concentration detection means It consists of

本発明のガス濃縮検出装置によれば、呼気判定手段によって、検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かを判定し、吸引捕集手段によって、呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに、検出対象の気体を吸引して検出対象ガス成分を捕集する。   According to the gas concentration detection apparatus of the present invention, it is determined whether or not expiration gas is included in the gas to be detected by the expiration determination unit, and it is determined by the aspiration collection unit that expiration is included by the expiration determination unit. The gas to be detected is sucked to collect the gas component to be detected.

そして、検出対象ガス濃度検出手段によって、吸引捕集手段によって捕集された検出対象ガス成分を放出して、検出対象ガスの濃度を検出し、算出手段によって、検出対象ガス濃度検出手段によって検出された検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する。   Then, the detection target gas concentration detection means releases the detection target gas component collected by the suction collection means, detects the concentration of the detection target gas, and the calculation means detects the detection target gas concentration detection means. Based on the concentration of the detection target gas, the concentration of the detection target gas in the expiration is calculated.

このように、検出対象の気体中に呼気が含まれるときに、検出対象の気体を吸引して検出対象ガス成分を捕集することにより、呼気が含まれる気体中の検出対象ガス成分を区別して捕集して、検出対象ガスの濃度を検出することができるため、呼気をわざわざ吹き込むことなく自然に呼吸するだけで、呼気中の検出対象ガスの濃度を高感度かつ高精度に検出することができる。   In this way, when exhalation is contained in the detection target gas, the detection target gas component is distinguished by sucking the detection target gas and collecting the detection target gas component. Since the concentration of the gas to be detected can be collected and detected, the concentration of the gas to be detected in exhaled breath can be detected with high sensitivity and high accuracy simply by breathing naturally without inhaling the breath. it can.

本発明に係るガス濃縮検出装置は、検出対象の気体中に含まれる参照ガスの濃度を検出する参照ガス濃度検出手段を更に含み、呼気判定手段は、参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度に基づいて、検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かを判定することができる。これによって、検出対象の気体中に含まれる参照ガスの濃度に基づいて、呼気が含まれるか否かを精度よく判定することができる。   The gas concentration detection apparatus according to the present invention further includes reference gas concentration detection means for detecting the concentration of the reference gas contained in the gas to be detected, and the expiration determination means is the reference gas detected by the reference gas concentration detection means. Whether or not exhaled gas is contained in the gas to be detected can be determined based on the concentration of. Thereby, it is possible to accurately determine whether or not exhalation is included based on the concentration of the reference gas contained in the gas to be detected.

上記の参照ガス濃度検出手段を含むガス濃縮検出装置において、算出手段は、検出対象ガス濃度検出手段によって検出された検出対象ガスの濃度、及び参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度に基づいて、呼気中の検出対象ガスの濃度を算出することができる。   In the gas concentration detection apparatus including the reference gas concentration detection unit, the calculation unit determines the concentration of the detection target gas detected by the detection target gas concentration detection unit and the concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detection unit. Based on this, the concentration of the detection target gas in exhaled breath can be calculated.

本発明に係る吸引捕集手段は、検出対象ガス成分を捕集する複数の捕集部を備え、呼気判定手段による判定結果に応じて、複数の捕集部の何れかに切り替えて、検出対象の気体を吸引して切り替えられた捕集部に検出対象ガス成分を捕集し、検出対象ガス濃度検出手段は、複数の捕集部の各々に捕集された検出対象ガス成分を放出して検出対象ガスの濃度を各々検出し、算出手段は、検出対象ガス濃度検出手段によって複数の捕集部の各々の検出対象ガス成分を放出して各々検出された検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の検出対象ガスの濃度を算出することができる。これによって、検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かの判定結果に応じて、捕集部を切り替えて検出対象ガス成分を捕集することにより、呼気が含まれる気体及び呼気が含まれない気体の各々について、検出対象ガスの濃度を検出することができる。   The suction collection means according to the present invention includes a plurality of collection units for collecting the detection target gas component, and switches to any of the plurality of collection units according to the determination result by the expiration determination unit, and the detection target The detection target gas component is collected in the switched collection unit by sucking the gas, and the detection target gas concentration detection means releases the detection target gas component collected in each of the plurality of collection units. Each of the detection target gas concentrations is detected, and the calculation means discharges the detection target gas components of the plurality of collection units by the detection target gas concentration detection means, based on the respective detection target gas concentrations detected. The concentration of the detection target gas during expiration can be calculated. As a result, according to the determination result of whether or not exhalation is included in the gas to be detected, the gas to be included in exhalation and exhalation are included by switching the collection unit and collecting the detection target gas component. The concentration of the detection target gas can be detected for each of the gases that are not present.

上記の捕集部を含むガス濃縮検出装置において、検出対象ガス濃度検出手段は、所定の吸引時間の吸引により捕集部に捕集された検出対象ガス成分を放出して検出対象ガスの濃度を検出することができる。これによって、所定の吸引時間吸引するため、所望の感度で、検出対象ガスの濃度を検出することができる。   In the gas concentration detection apparatus including the collection unit, the detection target gas concentration detection unit releases the detection target gas component collected in the collection unit by suction for a predetermined suction time, and determines the concentration of the detection target gas. Can be detected. Accordingly, since the suction is performed for a predetermined suction time, the concentration of the detection target gas can be detected with a desired sensitivity.

上記の捕集部を含むガス濃縮検出装置において、吸引捕集手段は、呼気判定手段による判定結果に応じて、複数の捕集部の何れかに切り替えると共に、所定の吸引時間の吸引毎に複数の捕集部の何れかに切り替えて、検出対象の気体を吸引して切り替えられた捕集部に検出対象ガス成分を捕集し、検出対象ガス濃度検出手段は、捕集部に検出対象ガス成分を捕集する毎に、捕集部に捕集された検出対象ガス成分を放出して検出対象ガスの濃度を検出することができる。これによって、所定の吸引時間の吸引毎に捕集部を切り替えて、検出対象ガス成分を捕集して、検出対象ガスの濃度を検出することにより、所望の時間分解能で検出対象ガスの濃度を検出することができる。   In the gas concentration detection apparatus including the collection unit, the suction collection unit is switched to one of a plurality of collection units according to a determination result by the expiration determination unit, and a plurality of suction collection units are provided for each suction of a predetermined suction time. The detection target gas component is collected in the collection unit that is switched by sucking the gas to be detected and switched, and the detection target gas concentration detection means is connected to the collection unit. Each time a component is collected, the concentration of the detection target gas can be detected by releasing the detection target gas component collected by the collection unit. Thereby, the concentration of the detection target gas can be adjusted with a desired time resolution by switching the collection unit for each suction of a predetermined suction time, collecting the detection target gas component, and detecting the concentration of the detection target gas. Can be detected.

上記の捕集部を含むガス濃縮検出装置において、吸引捕集手段は、呼気判定手段による判定結果に応じて、複数の捕集部の何れかへのガス流路を開くようにバルブを切り替えて、ポンプの作動によって検出対象の気体を吸引して切り替えられた捕集部に検出対象ガス成分を捕集することができる。   In the gas concentration detection apparatus including the collection unit, the suction collection unit switches the valve so as to open a gas flow path to any of the plurality of collection units according to the determination result by the expiration determination unit. The gas component to be detected can be collected in the collecting unit switched by sucking the gas to be detected by operating the pump.

上記の捕集部を含むガス濃縮検出装置は、検出対象の気体中に含まれる参照ガスの濃度を検出する参照ガス濃度検出手段を更に含み、算出手段は、検出対象ガス濃度検出手段によって複数の捕集部の各々の検出対象ガス成分を放出して各々検出された検出対象ガスの濃度、呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度、呼気判定手段によって呼気が含まれないと判定されたときに参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度、及び予め求められた呼気中の参照ガスの濃度に基づいて、呼気中の検出対象ガスの濃度を算出することができる。   The gas concentration detection apparatus including the collection unit further includes reference gas concentration detection means for detecting the concentration of the reference gas contained in the detection target gas, and the calculation means includes a plurality of detection target gas concentration detection means. The concentration of the detection target gas detected by releasing each detection target gas component of the collection unit, and the reference gas detected by the reference gas concentration detection means when the expiration determination means determines that exhalation is included. Based on the concentration, the concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detecting means when the expiration determining means determines that exhalation is not included, and the concentration of the reference gas in the expiration determined in advance, The concentration of the detection target gas can be calculated.

この算出手段は、呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度、呼気判定手段によって呼気が含まれないと判定されたときに参照ガス濃度検出手段によって検出された参照ガスの濃度、及び予め求められた呼気中の参照ガスの濃度に基づいて、呼気希釈率を算出し、算出された呼気希釈率、及び検出対象ガス濃度検出手段によって複数の捕集部の各々の検出対象ガス成分を放出して各々検出された検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出することができる。   The calculating means includes the reference gas concentration detected by the reference gas concentration detecting means when the expiration determining means determines that exhalation is included, and the reference gas when the expiration determining means determines that exhalation is not included. Based on the concentration of the reference gas detected by the concentration detection means and the concentration of the reference gas in the expiration determined in advance, the expiration dilution rate is calculated, and the calculated expiration dilution rate and the detection target gas concentration detection means The concentration of the detection target gas in the expiration can be calculated based on the concentration of the detection target gas detected by releasing the detection target gas component of each of the plurality of collection units.

上記の検出対象ガスを、エタノールガスとし、参照ガスを、酸素、二酸化炭素、及び水蒸気の何れか1つとすることができる。   The detection target gas may be ethanol gas, and the reference gas may be any one of oxygen, carbon dioxide, and water vapor.

上記の参照ガス濃度検出手段は、人間の顔から放射された赤外線との相互作用によって生じる吸収スペクトルであって二酸化炭素のC−O伸縮振動による吸収スペクトルを含む所定波長帯域の赤外線を透過する二酸化炭素用光学フィルタと、二酸化炭素用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換する二酸化炭素用変換手段とを含む二酸化炭素検出手段、人間の顔から放射された赤外線との相互作用によって生じる吸収スペクトルであって水蒸気による吸収スペクトルを含む所定波長帯域の赤外線を透過する水蒸気用光学フィルタと、水蒸気用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換する水蒸気用変換手段とを含む水蒸気検出手段、水蒸気、二酸化炭素、及び酸素の少なくとも1種のガスからなる参照ガスの濃度を検出するガスセンサ、赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成された水蒸気センサ、または赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成された二酸化炭素センサで構成することができる。   The above-mentioned reference gas concentration detection means is an absorption spectrum generated by interaction with infrared rays emitted from a human face and transmits infrared rays having a predetermined wavelength band including an absorption spectrum caused by CO stretching vibration of carbon dioxide. Carbon dioxide detection means including an optical filter for carbon and carbon dioxide conversion means for converting infrared light transmitted through the optical filter for carbon dioxide into an electrical signal, an absorption spectrum generated by the interaction of infrared light emitted from a human face A water vapor detection means comprising: an optical filter for water vapor that transmits infrared rays in a predetermined wavelength band including an absorption spectrum by water vapor; and a water vapor conversion means that converts the infrared light transmitted through the optical filter for water vapor into an electrical signal, A gas that detects the concentration of a reference gas composed of at least one of carbon dioxide and oxygen. Sensor can be constituted by carbon dioxide sensor is composed of a light source and an infrared detector that emits configured steam sensor or infrared, with a light source and an infrared detector that emits infrared.

参照ガスの濃度を検出するガスセンサとしては、酸化物半導体または高分子膜静電容量を用いて水蒸気の濃度を検出する水蒸気センサ、固体電解質を用いて二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素センサ、または、固体電解質を用いて酸素濃度を検出する酸素センサを用いることができる。   As a gas sensor for detecting the concentration of the reference gas, a water vapor sensor for detecting the concentration of water vapor using an oxide semiconductor or polymer film capacitance, a carbon dioxide sensor for detecting the concentration of carbon dioxide using a solid electrolyte, or An oxygen sensor that detects the oxygen concentration using a solid electrolyte can be used.

また、上記の検出対象ガス濃度検出手段は、人間の顔から放射された赤外線との相互作用によって生じる吸収スペクトルであってエタノールのC−O伸縮振動による吸収スペクトルを含む所定波長帯域の赤外線を透過するエタノール用光学フィルタと、前記エタノール用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換するエタノール用変換手段とを含むエタノール検出器、酸化物半導体を用いてエタノールガスの濃度を検出するガスセンサ、または赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成されたアルコールセンサで構成することができる。   The detection target gas concentration detection means transmits an infrared spectrum having a predetermined wavelength band including an absorption spectrum generated by an interaction with infrared rays emitted from a human face and including an absorption spectrum caused by CO stretching vibration of ethanol. An ethanol detector including an ethanol optical filter, and an ethanol conversion means for converting infrared light transmitted through the ethanol optical filter into an electrical signal, a gas sensor for detecting the concentration of ethanol gas using an oxide semiconductor, or infrared light It can comprise with the alcohol sensor comprised by the light source and infrared detector which radiate | emit.

以上説明したように本発明によれば、検出対象の気体中に呼気が含まれるときに、検出対象の気体を吸引して検出対象ガス成分を捕集することにより、呼気が含まれる気体中の検出対象ガス成分を区別して捕集して、検出対象ガスの濃度を検出することができるため、呼気をわざわざ吹き込むことなく自然に呼吸するだけで、呼気中の検出対象ガスの濃度を高感度かつ高精度に検出することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the present invention, when exhalation is included in the gas to be detected, the gas to be detected is sucked to collect the detection target gas component, whereby the gas in the gas containing exhalation is collected. Since the detection target gas components can be distinguished and collected, and the concentration of the detection target gas can be detected, the concentration of the detection target gas in the exhaled breath can be detected with high sensitivity only by breathing naturally without bothering the exhalation. The effect that it can detect with high precision is acquired.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、ドライバの呼気からアルコールの一種であるエタノールの濃度を検出するエタノール濃度検出装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to an ethanol concentration detection device that detects the concentration of ethanol, which is a kind of alcohol, from the breath of a driver will be described as an example.

図1に示すように、第1の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置10は、運転席に設けられたステアリングコラム12の、ドライバの呼気が到達可能な位置に取り付けられている。   As shown in FIG. 1, the ethanol concentration detection apparatus 10 according to the first embodiment is attached to a steering column 12 provided in a driver's seat at a position where a driver's breath can reach.

図2に示すように、エタノール濃度検出装置10は、先端部に拡径した吸い込み口20Aが形成された細長円筒状の呼気導入管20を備えており、呼気導入管20によって、後述する吸引濃縮部22に、吸い込み口20Aから吸い込まれた空気が送られる。呼気導入管20の中間部の内部には、酸素の濃度を検出する酸素センサ24が取り付けられている。   As shown in FIG. 2, the ethanol concentration detection apparatus 10 includes an elongate cylindrical exhalation introduction tube 20 having a suction port 20 </ b> A whose diameter is increased at the distal end, and the aspiration concentration described later by the exhalation introduction tube 20. Air sucked from the suction port 20 </ b> A is sent to the portion 22. An oxygen sensor 24 that detects the concentration of oxygen is attached to the inside of the exhalation introduction tube 20.

酸素センサ24は、呼気導入管20内を流れる空気中の酸素の濃度を検出するセンサであり、例えば、ジルコニア固体電解質を用いたFCX−MVL(フジクラ社製、商品名)を使用することができる。   The oxygen sensor 24 is a sensor that detects the concentration of oxygen in the air flowing in the exhalation-introducing pipe 20, and for example, FCX-MVL (trade name, manufactured by Fujikura) using a zirconia solid electrolyte can be used. .

また、エタノール濃度検出装置10は、先端部に清浄空気生成用のガスフィルタ26Aが形成された細長円筒状の清浄空気導入管26を備えており、ガスフィルタ26Aによって車室内空気または外気から生成された清浄空気が、清浄空気導入管26によって吸引濃縮部22に送られる。   Further, the ethanol concentration detection device 10 includes an elongated cylindrical clean air introduction pipe 26 having a gas filter 26A for generating clean air formed at the tip, and is generated from vehicle interior air or outside air by the gas filter 26A. The clean air is sent to the suction concentration unit 22 through the clean air introduction pipe 26.

エタノール濃度検出装置10は、吸引濃縮部22によって濃縮された気体を導入するための濃縮空気導入管28を備えている。また、濃縮空気導入管28の中間部の内部には、エタノールガスの濃度を検出するアルコールセンサ30及び測定セル(図示省略)が取り付けられている。濃縮空気導入管28によって、吸引濃縮部22によって濃縮された気体が測定セルに導入され、測定セルに導入された気体中のエタノールガス濃度(ppm)をアルコールセンサ30によって測定する。   The ethanol concentration detection apparatus 10 includes a concentrated air introduction pipe 28 for introducing the gas concentrated by the suction concentration unit 22. In addition, an alcohol sensor 30 for detecting the concentration of ethanol gas and a measurement cell (not shown) are attached inside the intermediate portion of the concentrated air introduction pipe 28. The concentrated air introduction pipe 28 introduces the gas concentrated by the suction concentration unit 22 into the measurement cell, and the ethanol sensor concentration (ppm) in the gas introduced into the measurement cell is measured by the alcohol sensor 30.

アルコールセンサ30は、エタノールガスを検出するセンサであり、例えば、酸化錫の半導体を用いたTGS822(フィガロ技研社製、商品名)を使用することができる。   The alcohol sensor 30 is a sensor that detects ethanol gas. For example, TGS822 (trade name, manufactured by Figaro Engineering Co., Ltd.) using a tin oxide semiconductor can be used.

吸引濃縮部22は、図3に示すように、エタノール捕集用吸着剤(例えばシリカゲル)を充填させた呼気を含む空気(以下、呼気空気)中のエタノールガス成分を吸引捕集するための捕集部としての第1捕集管50と、エタノール捕集用吸着剤を充填させた車室内空気中のエタノールガス成分を吸引捕集するための捕集部としての第2捕集管52と、呼気導入管20内の空気のガス流路を、第1捕集管50及び第2捕集管52の何れかへ開くように切り替えると共に、清浄空気導入管26からの清浄空気のガス流路を、第1捕集管50及び第2捕集管52の何れかへ開くように切り替えるための第1バルブ54と、第1捕集管50及び第2捕集管52の各々で捕集された呼気空気中のエタノールガス成分及び車室内空気中のエタノールガス成分を切り替えて、濃縮空気導入管28を介してアルコールセンサ30に導入させるための第2バルブ56と、作動することにより第1捕集管50又は第2捕集管52に呼気導入管20内の空気を吸引すると共に、第1捕集管50及び第2捕集管52に吸引捕集されたエタノール成分をアルコールセンサ30に導入するポンプ58と、第1捕集管50及び第2捕集管52の各々に囲うように設けられ、かつ、第1捕集管50及び第2捕集管52の各々に充填されたエタノール捕集用吸着剤を加熱して、エタノール捕集用吸着剤に吸着された呼気空気中のエタノールガス成分及び車室内空気中のエタノールガス成分を脱着させるための加熱脱着用の加熱炉(図示省略)とを備えている。   As shown in FIG. 3, the suction concentrating unit 22 sucks and collects ethanol gas components in air containing exhaled air (hereinafter, exhaled air) filled with an ethanol collecting adsorbent (eg, silica gel). A first collecting tube 50 as a collecting portion, a second collecting tube 52 as a collecting portion for sucking and collecting ethanol gas components in the air in the passenger compartment filled with an ethanol collecting adsorbent, While switching the gas flow path of the air in the exhalation introduction pipe 20 so that it may open to either the 1st collection pipe 50 or the 2nd collection pipe 52, the gas flow path of the clean air from the clean air introduction pipe 26 is changed. The first collection tube 50 and the second collection tube 52 were collected by each of the first collection tube 50 and the first collection tube 50 and the second collection tube 52 for switching to open to either the first collection tube 50 or the second collection tube 52. Ethanol gas components in exhaled air and ethanol gas composition in passenger compartment air And the second valve 56 for introducing the alcohol sensor 30 via the concentrated air introduction pipe 28 and the first collection pipe 50 or the second collection pipe 52 by operating the second valve 56. A pump 58 that sucks air and introduces the ethanol component sucked and collected in the first collecting tube 50 and the second collecting tube 52 into the alcohol sensor 30, and the first collecting tube 50 and the second collecting tube. The adsorbent for ethanol collection provided so as to surround each of the 52 and filled in each of the first collection pipe 50 and the second collection pipe 52 is heated and adsorbed on the adsorbent for ethanol collection. And a heating furnace (not shown) for heat desorption for desorbing the ethanol gas component in the exhaled air and the ethanol gas component in the passenger compartment air.

第1バルブ54及び第2バルブ56の切り替え、ポンプ58の作動、及び加熱炉の温度制御は、後述する制御部32から、第1バルブ54、第2バルブ56、ポンプ58、及び加熱炉の各々に入力される制御信号によって制御される。なお、ポンプ58は、簡単のため、一定の流量で吸引するものとする。   The switching of the first valve 54 and the second valve 56, the operation of the pump 58, and the temperature control of the heating furnace are performed from the control unit 32, which will be described later, from the first valve 54, the second valve 56, the pump 58, and the heating furnace. It is controlled by a control signal input to. The pump 58 is sucked at a constant flow rate for simplicity.

エタノール濃度検出装置10は、酸素センサ24、アルコールセンサ30、及び吸引濃縮部22に接続され、かつ、吸引濃縮部22を制御すると共に、呼気中のエタノールガスの濃度を算出する制御部32を備えている。   The ethanol concentration detection device 10 is connected to the oxygen sensor 24, the alcohol sensor 30, and the suction concentration unit 22, and includes a control unit 32 that controls the suction concentration unit 22 and calculates the concentration of ethanol gas in exhaled breath. ing.

制御部32は、コンピュータで構成され、CPU、プログラムを記憶したROM、データ等を記憶するRAM、及びこれらを接続するバスを含んで構成されている。この制御部32をハードウエアとソフトウエアとに基づいて定まる機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図3に示すように、酸素センサ24からの出力濃度に基づいて、呼気導入管20内を流れる空気中に呼気が含まれるか否かを判定すると共に、呼気が含まれる場合と呼気が含まれない場合との各々における酸素センサ24からの出力濃度を出力する呼気判定部40と、吸引時間を設定する吸引時間設定部41と、呼気判定部40の判定結果に応じて、吸引濃縮部22を制御する吸引脱着制御部42と、呼気が含まれる場合と呼気が含まれない場合との各々における酸素センサ24からの出力濃度、及びアルコールセンサ30からの出力濃度に基づいて、呼気中に含まれるエタノールガスの濃度を算出するエタノール濃度算出部44とを備えている。   The control unit 32 is configured by a computer, and includes a CPU, a ROM that stores programs, a RAM that stores data, and a bus that connects these. If this control part 32 is demonstrated with the functional block divided | segmented for every function implementation | achievement means determined based on hardware and software, as shown in FIG. 3, based on the output density | concentration from the oxygen sensor 24, the exhalation introduction pipe | tube 20 Determining whether or not exhaled air is contained in the air flowing inside, and an exhalation determining unit 40 that outputs an output concentration from the oxygen sensor 24 when exhaled is included and when exhaled is not included, An aspiration time setting unit 41 that sets the aspiration time, a suction / desorption control unit 42 that controls the aspiration concentration unit 22 according to the determination result of the exhalation determination unit 40, a case where exhalation is included and a case where exhalation is not included Ethanol concentration for calculating the concentration of ethanol gas contained in exhaled air based on the output concentration from the oxygen sensor 24 and the output concentration from the alcohol sensor 30 And a detecting section 44.

呼気判定部40は、酸素センサ24の出力濃度の変化に基づいて、呼気導入管20内の気体中に呼気が含まれるか否かを判定し、酸素センサ24の出力濃度が所定の濃度以下になったときに、呼気が含まれると判定し、呼気スタート信号を、吸引脱着制御部42に出力する。一方、呼気判定部40は、酸素センサ24の出力濃度が所定の濃度より大きくなったときに、呼気が含まれていないと判定し、呼気終了信号を、吸引脱着制御部42に出力する。また、呼気判定部は、呼気が含まれると判定したときの酸素センサ24の出力濃度を、呼気空気中の酸素濃度として出力すると共に、呼気が含まれていないと判定したときの酸素センサ24の出力濃度を、車室内空気中の酸素濃度としてエタノール濃度算出部44に出力する。   The exhalation determination unit 40 determines whether or not exhalation is contained in the gas in the exhalation introduction tube 20 based on the change in the output concentration of the oxygen sensor 24, and the output concentration of the oxygen sensor 24 is below a predetermined concentration Then, it is determined that exhalation is included, and an exhalation start signal is output to the suction / desorption control unit 42. On the other hand, the expiration determination unit 40 determines that expiration is not included when the output concentration of the oxygen sensor 24 exceeds a predetermined concentration, and outputs an expiration end signal to the suction / desorption control unit 42. The exhalation determination unit outputs the output concentration of the oxygen sensor 24 when it is determined that exhalation is included as the oxygen concentration in the exhalation air, and also when the oxygen sensor 24 determines that exhalation is not included The output concentration is output to the ethanol concentration calculation unit 44 as the oxygen concentration in the passenger compartment air.

なお、呼気が含まれるか否かを判定するための所定の濃度は、予め設定しておくか、もしくは、直前の所定時間の平均値、最大値、及び最小値の少なくとも一つを用いて算出すればよい。例えば、判定直前の10秒間の平均値を、呼気が含まれるか否かを判定するための所定の濃度とする。   The predetermined concentration for determining whether or not exhalation is included is set in advance, or is calculated using at least one of the average value, the maximum value, and the minimum value of the immediately preceding predetermined time. do it. For example, an average value for 10 seconds immediately before the determination is set as a predetermined concentration for determining whether or not exhalation is included.

吸引時間設定部41は、必要とされる感度と時間分解能とに対応して、操作部(図示省略)の操作によって入力された吸引時間を設定する。   The suction time setting unit 41 sets the suction time input by the operation of the operation unit (not shown) corresponding to the required sensitivity and time resolution.

吸引脱着制御部42は、ポンプ58の作動を制御し、吸引時間設定部41によって設定された吸引時間と、呼気判定部40から入力された呼気スタート信号及び呼気終了信号に応じて、吸引濃縮部22の第1バルブ54によるガス流路を切り替えると共に、呼気空気中のエタノールガス成分及び車室内空気中のエタノールガス成分の各々を第1捕集管50及び第2捕集管52の各々に吸引捕集する。   The suction / desorption control unit 42 controls the operation of the pump 58, and the suction concentration unit according to the suction time set by the suction time setting unit 41 and the expiration start signal and expiration end signal input from the expiration determination unit 40 The gas flow path by the first valve 54 of 22 is switched, and the ethanol gas component in the expiration air and the ethanol gas component in the passenger compartment air are sucked into the first collection pipe 50 and the second collection pipe 52, respectively. Collect.

図4に示すように、呼気判定部40から呼気スタート信号が入力されたときに、第1バルブ54を切り替えて、第1捕集管50へのガス流路を開いて、呼気導入管20内の呼気空気中のエタノールガス成分を第1捕集管50に吸引捕集する。また、呼気判定部40から呼気終了信号が入力されたときに、第2バルブ56を切り替えて、第2捕集管52へのガス流路を開いて、呼気導入管20内の車室内空気中のエタノールガス成分を、第2捕集管52に吸引捕集する。   As shown in FIG. 4, when the exhalation start signal is input from the exhalation determination unit 40, the first valve 54 is switched to open the gas flow path to the first collection pipe 50, and the inside of the exhalation introduction pipe 20. The ethanol gas component in the exhaled air is sucked and collected in the first collecting tube 50. Further, when the expiration end signal is input from the expiration determination unit 40, the second valve 56 is switched to open the gas flow path to the second collection pipe 52, and the air in the cabin inside the expiration introduction pipe 20 The ethanol gas component is sucked and collected in the second collection tube 52.

ここで、車室内空気中のエタノールガス成分と区別して、ドライバの呼気空気中のエタノールガス濃度を、適切な感度で測定するためには、濃縮による高感度化と時間分解能の確保との両立が必要である。そこで、必要とされる感度と時間分解能とに応じて吸引時間の長さを設定し、呼気空気中のエタノールガス成分と車室内空気中のエタノールガス成分とを区別して、それぞれを濃縮捕集し、エタノールガス濃度を検出する。   Here, in order to measure the ethanol gas concentration in the driver's exhalation air with appropriate sensitivity, distinguishing it from the ethanol gas component in the passenger compartment air, it is necessary to achieve both high sensitivity by concentration and ensuring time resolution. is necessary. Therefore, the length of the suction time is set according to the required sensitivity and time resolution, and the ethanol gas component in the exhalation air and the ethanol gas component in the passenger compartment air are distinguished, and each is concentrated and collected. Detect the ethanol gas concentration.

本実施の形態では、濃縮による高感度化のため、上記の吸引時間を、呼吸時間(約3秒)の1/2よりも長い時間、例えば5秒間に設定する。吸引脱着制御部42は、呼気空気の累積吸引時間(Tr1+Tr2+Tr3+Tr4)が設定時間(5秒間)に達するまで、呼気空気中のエタノールガス成分を吸引捕集するように制御する。 In the present embodiment, the above suction time is set to a time longer than ½ of the breathing time (about 3 seconds), for example, 5 seconds in order to increase the sensitivity by concentration. The suction / desorption control unit 42 performs control so that the ethanol gas component in the expiration air is sucked and collected until the cumulative expiration time (T r1 + T r2 + T r3 + T r4 ) of the expiration air reaches the set time (5 seconds). .

呼気空気の累積吸引時間が設定時間(5秒間)に達したら、吸引脱着制御部42は、吸引濃縮部22の第1バルブ54によるガス流路を切り替えて、清浄空気導入管26から第1捕集管50へのガス流路を開くように第1バルブ54を制御すると共に、第2バルブ56によるガス流路を切り替えて、第1捕集管50からアルコールセンサ30へのガス流路を開くように第2バルブ56を制御する。そして、吸引脱着制御部42は、第1捕集管50のエタノール捕集用吸着剤に吸着された呼気空気中のエタノールガス成分を加熱脱着させて放出するように加熱炉を制御すると共に、作動中のポンプ58によって、清浄空気導入管26から第1捕集管50に清浄空気を流し、吸引捕集された呼気空気中のエタノールガス成分を、アルコールセンサ30へ導入する。呼気空気中のエタノールガス成分のアルコールセンサ30による検出が終了すると、吸引脱着制御部42は、吸引濃縮部22の第1バルブ54によるガス流路を切り替えて、清浄空気導入管26から第2捕集管52へのガス流路を開くように第1バルブ54を制御すると共に、第2バルブ56によるガス流路を切り替えて、第2捕集管52からアルコールセンサ30へのガス流路を開くように第2バルブ56を制御する。そして、吸引脱着制御部42は、第2捕集管52のエタノール捕集用吸着剤に吸着された車室内空気中のエタノールガス成分を加熱脱着させて放出するように加熱炉を制御すると共に、作動中のポンプ58によって、清浄空気導入管26から第2捕集管52に清浄空気を流し、吸引捕集された車室内空気中のエタノールガス成分を、アルコールセンサ30へ導入する。   When the cumulative suction time of expiratory air reaches the set time (5 seconds), the suction / desorption control unit 42 switches the gas flow path by the first valve 54 of the suction concentrating unit 22 and the first trapping air from the clean air introduction pipe 26. The first valve 54 is controlled to open the gas flow path to the collecting pipe 50, and the gas flow path by the second valve 56 is switched to open the gas flow path from the first collecting pipe 50 to the alcohol sensor 30. Thus, the second valve 56 is controlled. The suction / desorption control unit 42 controls the heating furnace so that the ethanol gas component in the exhaled air adsorbed by the ethanol collection adsorbent of the first collection tube 50 is desorbed and released, and is operated. The clean air is caused to flow from the clean air introduction pipe 26 to the first collection pipe 50 by the pump 58 therein, and the ethanol gas component in the exhaled air collected by suction is introduced into the alcohol sensor 30. When the detection of the ethanol gas component in the exhaled air by the alcohol sensor 30 is completed, the suction / desorption control unit 42 switches the gas flow path by the first valve 54 of the suction concentrating unit 22, and the second capture from the clean air introduction pipe 26. The first valve 54 is controlled to open the gas flow path to the collecting pipe 52, and the gas flow path by the second valve 56 is switched to open the gas flow path from the second collecting pipe 52 to the alcohol sensor 30. Thus, the second valve 56 is controlled. The suction / desorption control unit 42 controls the heating furnace so that the ethanol gas component in the passenger compartment air adsorbed by the ethanol collection adsorbent of the second collection pipe 52 is desorbed and released, and Clean air is caused to flow from the clean air introduction pipe 26 to the second collection pipe 52 by the pump 58 that is in operation, and the ethanol gas component in the vehicle interior air sucked and collected is introduced into the alcohol sensor 30.

エタノール濃度算出部44は、呼気判定部40から出力された呼気空気中の酸素濃度及び車室内空気中の酸素濃度と、アルコールセンサ30によって検出された呼気空気中のエタノールガス濃度及び車室内空気中のエタノールガス濃度と、予め求められた呼気中の酸素濃度とに基づいて、呼気中のエタノールガス濃度を算出する。ここで、呼気中の酸素濃度は、ほぼ一定濃度であり、例えば、約16%である。   The ethanol concentration calculation unit 44 outputs the oxygen concentration in the expiratory air and the oxygen concentration in the passenger compartment air output from the expiratory determination unit 40, the ethanol gas concentration in the expiratory air detected by the alcohol sensor 30, and the passenger compartment air. Based on the ethanol gas concentration and the oxygen concentration in the exhaled breath determined in advance, the ethanol gas concentration in the exhaled breath is calculated. Here, the oxygen concentration in the exhalation is a substantially constant concentration, for example, about 16%.

エタノール濃度算出部44は、以下に説明するように、検出された呼気空気の希釈倍率(ドライバ呼気が何倍に希釈されたかを表わす倍率)を算出し、呼気空気中のエタノールガス濃度、車室内空気中のエタノールガス濃度、及び希釈倍率から、ドライバの呼気中のエタノールガス濃度を算出する。   As will be described below, the ethanol concentration calculation unit 44 calculates the dilution rate of the detected exhalation air (a factor indicating how many times the driver exhalation has been diluted), the ethanol gas concentration in the exhalation air, the vehicle interior From the ethanol gas concentration in the air and the dilution factor, the ethanol gas concentration in the driver's breath is calculated.

アルコールセンサ30で検出された呼気空気中のエタノールガス濃度をエタノール濃度1、車室内空気中のエタノールガス濃度をエタノール濃度2とすると、まず、以下の(1)式により、単位呼気空気量当たりのエタノール濃度を算出する。
単位呼気空気量当たりのエタノール濃度(Ebreath)=
エタノール濃度1×脱着空気量÷呼気空気吸引量 ・・・(1)
Assuming that the ethanol gas concentration in the exhaled air detected by the alcohol sensor 30 is the ethanol concentration 1 and the ethanol gas concentration in the passenger compartment air is the ethanol concentration 2, first, per unit expiratory air amount according to the following equation (1): Calculate the ethanol concentration.
Ethanol concentration per unit exhaled air volume (E breath ) =
Ethanol concentration 1 x Desorption air volume ÷ Exhalation air suction volume (1)

ただし、脱着空気量は、加熱脱着するときにポンプ58を作動した作動時間とポンプ58の定流量との積から求められる量であり、呼気空気吸引量は、呼気空気を第1捕集管50に吸引するときにポンプを作動した作動時間(吸引時間Tと等しい)とポンプ58の定流量との積から求められる量である。 However, the desorption air amount is an amount obtained from the product of the operating time when the pump 58 is operated when performing heat desorption and the constant flow rate of the pump 58, and the exhalation air suction amount is the first collection pipe 50 for the exhalation air. This is an amount obtained from the product of the operating time (equivalent to the suction time Tr ) when the pump is operated when sucking into the pump 58 and the constant flow rate of the pump 58.

また、以下の(2)式により、単位車室内空気量当たりのエタノール濃度を算出する。
単位車室内空気量当たりのエタノール濃度(Ebase)=
エタノール濃度2×脱着空気量÷車室内空気吸引量 ・・・(2)
Further, the ethanol concentration per unit passenger compartment air amount is calculated by the following equation (2).
Ethanol concentration per unit cabin air volume (E base ) =
Ethanol concentration 2 x Desorption air volume ÷ Car interior air suction volume (2)

ただし、車室内空気吸引量は、車室内空気を第2捕集管52に吸引するときにポンプを作動した作動時間(後述する吸引時間Tと等しい)とポンプ58の定流量との積から求められる量である。 However, room air suction amount (equal to the suction time T b to be described later) operation time was operating the pump when sucking the room air into the second collecting tube 52 from the product of the constant flow pump 58 This is the required amount.

そして、以下の(3)式により、単位呼気空気量当たりの酸素濃度を算出する。
単位呼気空気量当たりの酸素濃度(Obreath)=
呼気空気中の酸素濃度の吸引期間における積分値÷呼気空気吸引量 ・・・(3)
Then, the oxygen concentration per unit expiratory air amount is calculated by the following equation (3).
Oxygen concentration per unit expiratory air volume (O breath ) =
Integral value of oxygen concentration in exhaled air during aspiration period ÷ exhaled air aspiration amount (3)

次に、以下の(4)式により、単位車室内空気量当たりの酸素濃度を算出する。
単位車室内空気量当たりの酸素濃度(Obase)=
車室内空気中の酸素濃度の吸引期間における積分値÷車室内空気吸引量 ・・・(4)
Next, the oxygen concentration per unit passenger compartment air amount is calculated by the following equation (4).
Oxygen concentration per unit passenger compartment air volume (O base ) =
The integrated value of the oxygen concentration in the passenger compartment air during the suction period ÷ the passenger compartment air suction amount (4)

そして、以下の(5)式により、ドライバの呼気中のエタノールガス濃度を算出する。
ドライバの呼気中のエタノールガス濃度=
(Ebreath−Ebase)*(O−Obase)/(Obreath−Obase)+Ebase
・・・(5)
ただし、Oは呼気中酸素濃度(約16%)を表わし、(O−Obase)/(Obreath−Obase)は、検出された呼気空気の希釈倍率を表す。
And the ethanol gas density | concentration in a driver | operator's expiration is calculated by the following (5) Formula.
Ethanol gas concentration in the exhalation of the driver =
(E breath -E base ) * (O 0 -O base ) / (O breath -O base ) + E base
... (5)
However, O 0 represents the oxygen concentration in the expired air (about 16%), and (O 0 -O base ) / (O breath -O base ) represents the dilution rate of the detected exhaled air.

次に、第1の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置10の作用について説明する。ドライバが車両シートに着座すると、ドライバの呼気が呼気導入管20に吹き込まれる状態となり、ドライバによってイグニッションスイッチがオンされると、エタノール濃度検出装置10の制御部32において、図5に示す呼気判定処理ルーチンが実行される。なお、吸引時間が、ドライバによって予め設定されている場合を例に説明する。   Next, the operation of the ethanol concentration detection apparatus 10 according to the first embodiment will be described. When the driver is seated on the vehicle seat, the exhalation of the driver is blown into the exhalation introduction tube 20, and when the ignition switch is turned on by the driver, the expiration determination process shown in FIG. The routine is executed. The case where the suction time is preset by the driver will be described as an example.

まず、ステップ100において、酸素センサ24からの出力濃度を取得し、ステップ102において、上記ステップ100で取得した出力濃度が、所定の濃度(直前の10秒間の酸素濃度の平均値)以下であるか否かを判定し、酸素センサ24からの出力濃度が所定の濃度より大きい場合には、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれていないと判断し、上記ステップ100へ戻る。一方、酸素センサ24からの出力濃度が所定の濃度以下である場合には、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれていると判断し、ステップ104において、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号を出力する。   First, in step 100, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired. In step 102, whether the output concentration acquired in step 100 is equal to or less than a predetermined concentration (average value of oxygen concentration in the immediately preceding 10 seconds). If the output concentration from the oxygen sensor 24 is greater than the predetermined concentration, it is determined that the air in the exhalation introduction tube 20 does not contain exhalation, and the process returns to step 100 described above. On the other hand, when the output concentration from the oxygen sensor 24 is equal to or lower than the predetermined concentration, it is determined that exhalation is contained in the air in the exhalation introduction tube 20, and in step 104, the aspiration / desorption control unit 42 starts exhalation. Output a signal.

そして、ステップ106において、酸素センサ24からの出力濃度を取得し、ステップ108において、上記ステップ106で取得した出力濃度が、所定の濃度より大きいか否かを判定し、酸素センサ24からの出力濃度が所定の濃度以下である場合には、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれていると判断し、上記ステップ106へ戻る。一方、酸素センサ24からの出力濃度が所定の濃度より大きい場合には、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれていないと判断し、ステップ110において、吸引脱着制御部42に呼気終了信号を出力し、上記ステップ100へ戻る。   In step 106, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired. In step 108, it is determined whether the output concentration acquired in step 106 is greater than a predetermined concentration. The output concentration from the oxygen sensor 24 is determined. Is equal to or lower than the predetermined concentration, it is determined that exhaled air is contained in the air in the exhalation-introducing tube 20, and the process returns to step 106. On the other hand, if the output concentration from the oxygen sensor 24 is greater than the predetermined concentration, it is determined that the air in the exhalation introduction tube 20 does not contain exhalation, and in step 110, the expiration / desorption control unit 42 is notified of the expiration end signal. Is output and the process returns to step 100.

上記のように、呼気判定処理ルーチンを実行すると、ドライバが呼気を呼気導入管20に吹き込み、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれるようになると、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が出力される。また、ドライバが呼気を呼気導入管20に吹き込まなくなり、呼気導入管20内の空気に呼気が含まれなくなると、吸引脱着制御部42に呼気終了信号が出力される。   As described above, when the exhalation determination processing routine is executed, the driver blows exhalation into the exhalation introduction tube 20, and when exhalation is included in the air in the exhalation introduction tube 20, an exhalation start signal is sent to the suction / desorption control unit 42. Is output. Further, when the driver stops blowing exhalation into the exhalation introduction tube 20 and exhalation is not included in the air in the exhalation introduction tube 20, an exhalation end signal is output to the suction / desorption control unit 42.

また、エタノール濃度検出装置10の制御部32において、図6に示す吸引脱着処理ルーチンが実行される。まず、ステップ118において、呼気導入管20内に呼気吸気を吸引するように、ポンプ58を作動させる。そして、ステップ120において、呼気空気の吸引時間を表わす変数T及び車室内空気の吸引時間を表わす変数Tの各々を初期値の0にセットし、ステップ122において、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が入力されたか否かを判定する。吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が入力されると、ステップ124へ進み、第1捕集管50へのガス流路を開くように第1バルブ54の切り替えを制御する。これによって、呼気導入管20内の呼気空気が吸引され、第1捕集管50に呼気空気中のエタノールガス成分が捕集される。次のステップ127では、呼気空気中の酸素濃度として、酸素センサ24からの出力濃度を取得する。 Further, a suction / desorption process routine shown in FIG. 6 is executed in the control unit 32 of the ethanol concentration detection apparatus 10. First, in step 118, the pump 58 is operated so as to suck inhaled inhalation into the exhalation introduction tube 20. In step 120, each of the variable T r representing the expiration time of the exhalation air and the variable T b representing the inhalation time of the vehicle interior air is set to an initial value of 0. In step 122, the expiration / desorption control unit 42 is inhaled. It is determined whether a start signal is input. When the exhalation start signal is input to the suction / desorption control unit 42, the process proceeds to step 124, and the switching of the first valve 54 is controlled so as to open the gas flow path to the first collection pipe 50. As a result, the exhaled air in the exhalation introducing tube 20 is sucked, and the ethanol gas component in the exhaled air is collected in the first collecting tube 50. In the next step 127, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired as the oxygen concentration in the expired air.

そして、ステップ128において、呼気終了信号が入力されたか否かを判定する。呼気終了信号が入力されない場合には、ステップ127へ戻るが、一方、吸引脱着制御部42に呼気終了信号が入力されると、ステップ130へ進み、呼気空気が第1捕集管50に吸引された吸引時間を、Tに加算する。 In step 128, it is determined whether or not an expiration end signal has been input. When the expiration end signal is not input, the process returns to step 127. On the other hand, when the expiration end signal is input to the suction / desorption control unit 42, the process proceeds to step 130, and the expiration air is sucked into the first collection tube 50. Add the suction time to Tr .

次のステップ131では、吸引時間Tが、設定時間である5秒以上であるか否かを判定し、吸引時間Tが設定時間に達していない場合には、ステップ132へ移行するが、一方、吸引時間Tが設定時間に達している場合には、ステップ133において、第1捕集管50における加熱脱着処理を開始して、ステップ132へ移行する。上記ステップ133では、第1捕集管50に捕集された呼気空気中のエタノールガス成分がアルコールセンサ30へ導入されるように第2バルブ56の切り替えを制御すると共に、ガスフィルタ26Aによって生成された清浄空気が第1捕集管50に流れるように第1バルブ54の切り替えを制御する。また、加熱炉の温度を制御し、第1捕集管50にエタノール捕集用吸着剤に吸着された呼気空気中のエタノールガス成分を加熱脱着して、アルコールセンサ30へ導入する。 In the next step 131, suction time T r is determined whether or not more than 5 seconds is set time, if the suction time T r has not reached the set time, it proceeds to step 132, On the other hand, when the suction time Tr has reached the set time, in step 133, the heat desorption process in the first collection tube 50 is started, and the process proceeds to step 132. In step 133, the switching of the second valve 56 is controlled so that the ethanol gas component in the exhaled air collected in the first collection pipe 50 is introduced into the alcohol sensor 30, and the gas filter 26A generates the ethanol gas component. The switching of the first valve 54 is controlled so that the clean air flows to the first collecting pipe 50. Further, the temperature of the heating furnace is controlled, and the ethanol gas component in the exhaled air adsorbed by the ethanol collection adsorbent is heated and desorbed in the first collection tube 50 and introduced into the alcohol sensor 30.

ステップ132では、第2捕集管52へのガス流路を開くように第1バルブ54の切り替えを制御する。これによって、呼気導入管20内の車室内空気が吸引され第2捕集管52に車室内空気中のエタノールガス成分が捕集される。次のステップ135では、車室内空気中の酸素濃度として、酸素センサ24からの出力濃度を取得する。   In step 132, switching of the first valve 54 is controlled so that the gas flow path to the second collection pipe 52 is opened. As a result, the vehicle interior air in the exhalation introduction tube 20 is sucked and the ethanol gas component in the vehicle interior air is collected in the second collection tube 52. In the next step 135, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired as the oxygen concentration in the passenger compartment air.

次のステップ136では、呼気スタート信号が入力されたか否かを判定する。呼気スタート信号が入力されない場合には、ステップ135へ戻るが、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が入力されると、ステップ138へ進み、車室内空気が第2捕集管52に吸引された吸引時間を、Tに加算する。そして、ステップ140において、吸引時間Tが、設定時間である5秒以上であるか否かを判定し、吸引時間Tが設定時間に達していない場合には、ステップ124へ戻るが、一方、吸引時間Tが設定時間に達している場合には、ステップ144へ移行する。 In the next step 136, it is determined whether or not an exhalation start signal has been input. If the exhalation start signal is not input, the process returns to step 135. However, if the exhalation start signal is input to the suction / desorption control unit 42, the process proceeds to step 138, where the air in the vehicle compartment is sucked into the second collection pipe 52. the suction time is added to T b. Then, in step 140, suction time T r is determined whether or not more than 5 seconds is set time, if the suction time T r has not reached the set time, the process returns to step 124, whereas If the suction time Tr has reached the set time, the process proceeds to step 144.

ステップ144では、捕集された呼気空気中のエタノールガス成分が上記ステップ133で加熱脱着されてアルコールセンサ30に導入されたときにアルコールセンサ30から出力される濃度を、呼気空気中のエタノールガス濃度として取得する。   In step 144, the concentration output from the alcohol sensor 30 when the ethanol gas component in the collected exhaled air is heated and desorbed in step 133 and introduced into the alcohol sensor 30 is determined as the ethanol gas concentration in the exhaled air. Get as.

そして、ステップ146において、第2捕集管52における加熱脱着処理を開始する。上記ステップ146では、第2捕集管52に捕集された車室内空気中のエタノールガス成分がアルコールセンサ30へ導入されるように第2バルブ56の切り替えを制御すると共に、ガスフィルタ26Aによって生成された清浄空気が第2捕集管52に流れるように第1バルブ54の切り替えを制御する。また、加熱炉の温度を制御し、第2捕集管52のエタノール捕集用吸着剤に吸着された車室内空気中のエタノールガス成分を加熱脱着して、アルコールセンサ30へ導入する。   In step 146, the heat desorption process in the second collection tube 52 is started. In step 146, the switching of the second valve 56 is controlled so that the ethanol gas component in the passenger compartment air collected in the second collecting pipe 52 is introduced into the alcohol sensor 30, and is generated by the gas filter 26A. The switching of the first valve 54 is controlled so that the purified air that has been flowed into the second collection pipe 52. Further, the temperature of the heating furnace is controlled, and the ethanol gas component in the passenger compartment air adsorbed by the ethanol collection adsorbent in the second collection tube 52 is heated and desorbed and introduced into the alcohol sensor 30.

次のステップ148では、捕集された車室内空気中のエタノールガス成分が加熱脱着されてアルコールセンサ30に導入されたときにアルコールセンサ30から出力される濃度を、車室内空気中のエタノールガス濃度として取得する。   In the next step 148, the concentration output from the alcohol sensor 30 when the collected ethanol gas component in the passenger compartment air is heated and desorbed and introduced into the alcohol sensor 30 is determined as the ethanol gas concentration in the passenger compartment air. Get as.

そして、ステップ150において、上記ステップ127で取得された呼気空気中の酸素濃度、上記ステップ135で取得された車室内空気中の酸素濃度、吸引時間T、吸引時間T、上記ステップ144で取得された呼気空気中のエタノールガス濃度、及び上記ステップ148で取得された車室内空気中のエタノールガス濃度を用いて、上記(1)式〜(5)式に従って、ドライバの呼気中のエタノールガス濃度を算出する。そして、ステップ152において、上記ステップ150で算出された呼気中のエタノールガス濃度を、車室内に設けられた表示部(図示省略)によって表示して、吸引脱着処理ルーチンを終了する。 In step 150, the oxygen concentration in the exhalation air acquired in step 127, the oxygen concentration in the passenger compartment air acquired in step 135, the suction time T r , the suction time T b , and the above acquired in step 144. Using the ethanol gas concentration in the exhaled breath and the ethanol gas concentration in the passenger compartment air acquired in step 148, the ethanol gas concentration in the driver's breath according to the above formulas (1) to (5) Is calculated. In step 152, the ethanol gas concentration in the breath calculated in step 150 is displayed on a display unit (not shown) provided in the passenger compartment, and the suction / desorption processing routine is terminated.

以上説明したように、第1の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置によれば、呼気導入管内の空気に呼気が含まれるときに、呼気空気を吸引してエタノールガス成分を捕集することにより、呼気空気中のエタノールガス成分を区別して捕集して、呼気空気中のエタノールガスの濃度を検出することができるため、呼気をわざわざ吹き込むことなく自然に呼吸するだけで、呼気中のエタノールガスの濃度を高感度かつ高精度に検出することができる。   As described above, according to the ethanol concentration detection apparatus according to the first embodiment, when exhaled air is contained in the exhalation introduction tube, the exhaled air is sucked to collect the ethanol gas component. Since the ethanol gas components in the exhaled air can be distinguished and collected and the concentration of the ethanol gas in the exhaled air can be detected, the ethanol gas in the exhaled breath can be detected by simply breathing naturally without inhaling the exhaled air. Can be detected with high sensitivity and high accuracy.

また、呼気導入管内の空気に呼気が含まれるか否かの判定結果に応じて、捕集管を切り替えてエタノールガス成分を捕集することにより、呼気空気及び車室内空気を区別して、呼気空気及び車室内空気の各々について、エタノールガスの濃度を検出することができる。   Further, according to the determination result of whether or not exhalation is contained in the air in the exhalation introduction tube, the exhalation air and the vehicle interior air are distinguished by switching the collection tube and collecting the ethanol gas component. And the density | concentration of ethanol gas is detectable about each of vehicle interior air.

また、酸素センサによって検出された呼気導入管内の空気中の酸素濃度に基づいて、呼気が含まれるか否かを精度よく判定することができる。   Further, based on the oxygen concentration in the air in the exhalation introduction tube detected by the oxygen sensor, it can be accurately determined whether or not exhalation is included.

また、呼気空気を所定の吸引時間だけ吸引してエタノールガス成分を濃縮して捕集するため、所望の感度で、エタノールガスの濃度を検出することができる。   Further, since the exhaled air is sucked for a predetermined suction time and the ethanol gas component is concentrated and collected, the ethanol gas concentration can be detected with a desired sensitivity.

また、必要とされる感度と時間分解能とに応じ、吸引時間の長さを設定し、呼気空気と車室内空気を区別してそれぞれ別の捕集管に吸引して、捕集したエタノールガス成分からエタノールガス濃度を検出することにより、適切な感度と時間分解能とで呼気空気中のエタノールガス濃度を検出することができる。また、検出時の呼気希釈率を算出し、呼気希釈率を用いて、希釈される前の呼気中のエタノールガス濃度を算出することができる。この結果、呼気を吹き込まなくても、適切な感度で選択的にドライバ呼気中のエタノールガス濃度を検出することができる。   Also, according to the required sensitivity and time resolution, the length of the suction time is set, the breath air and the passenger compartment air are distinguished and sucked into separate collection pipes, and the collected ethanol gas components are used. By detecting the ethanol gas concentration, the ethanol gas concentration in the exhaled air can be detected with appropriate sensitivity and time resolution. Moreover, the expiration dilution rate at the time of detection can be calculated, and the concentration of ethanol gas in the expiration before being diluted can be calculated using the expiration dilution rate. As a result, the ethanol gas concentration in the driver exhalation can be selectively detected with appropriate sensitivity without inhaling exhalation.

次に、第2の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, an ethanol concentration detection apparatus according to the second embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態では、高い時間分解能を得るために吸引時間を短く設定している点が第1の実施の形態と異なっている。   The second embodiment is different from the first embodiment in that the suction time is set short in order to obtain a high time resolution.

第2の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置10の制御部32では、吸引時間設定部41によって、吸引脱着制御部42の吸引時間が、例えば1秒間に設定される。また、第1捕集管50及び第2捕集管52の各々には、呼気空気中のエタノールガス成分及び車室内空気中のエタノールガス成分の双方が吸引捕集される。   In the control unit 32 of the ethanol concentration detection apparatus 10 according to the second embodiment, the suction time setting unit 41 sets the suction time of the suction / desorption control unit 42 to 1 second, for example. Further, each of the first collection pipe 50 and the second collection pipe 52 sucks and collects both the ethanol gas component in the exhaled air and the ethanol gas component in the passenger compartment air.

吸引脱着制御部42は、ポンプ58の作動を制御し、吸引時間設定部41によって設定された吸引時間と、呼気判定部40から入力された呼気スタート信号及び呼気終了信号に応じて、吸引濃縮部22の第1バルブ54によるガス流路を切り替えると共に、呼気導入管20内の空気を第1捕集管50及び第2捕集管52の各々に吸引して空気中のエタノールガス成分を捕集する。   The suction / desorption control unit 42 controls the operation of the pump 58, and the suction concentration unit according to the suction time set by the suction time setting unit 41 and the expiration start signal and expiration end signal input from the expiration determination unit 40 The gas flow path by the first valve 54 of 22 is switched, and the air in the exhalation introduction pipe 20 is sucked into each of the first collection pipe 50 and the second collection pipe 52 to collect ethanol gas components in the air. To do.

図7に示すように、設定された吸引時間(1秒)毎に、第1捕集管50及び第2捕集管52の何れか一方へのガス流路を開いて、呼気導入管20内の空気を吸引するように、第1バルブ54の切り替えを制御して、呼気導入管20内の空気中のエタノールガス成分を第1捕集管50及び第2捕集管に交互に吸引捕集する。   As shown in FIG. 7, the gas flow path to either one of the first collection pipe 50 and the second collection pipe 52 is opened every set suction time (1 second), and the inside of the exhalation introduction pipe 20 By switching the first valve 54 so as to suck in the air, the ethanol gas component in the air in the breath introduction pipe 20 is alternately sucked and collected in the first collecting pipe 50 and the second collecting pipe. To do.

また、1秒間の吸引途中であっても、呼気判定部40から呼気スタート信号または呼気終了信号が入力された場合は、第1バルブ54の切り替えを制御して、吸引捕集する捕集管を第1捕集管50及び第2捕集管の一方から他方に切り替える。   In addition, even during the suction for 1 second, when the expiration start signal or the expiration end signal is input from the expiration determination unit 40, the switching of the first valve 54 is controlled, and the collection tube for aspiration collection is controlled. Switch from one of the first collection tube 50 and the second collection tube to the other.

設定された吸引時間(1秒)が終了し、もしくは、呼気判定部40から呼気スタート信号または呼気終了信号が入力されて、第1捕集管50への吸引捕集が終了したら、吸引脱着制御部42は、吸引濃縮部22の第1バルブ54によるガス流路を切り替えて、清浄空気導入管26から第1捕集管50へのガス流路を開くように第1バルブ54を制御すると共に、第2バルブ56によるガス流路を切り替えて、第1捕集管50からアルコールセンサ30へのガス流路を開くように第2バルブ56を制御する。そして、吸引脱着制御部42は、第1捕集管50のエタノール捕集用吸着剤に吸着された呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス成分を加熱脱着させるように加熱炉を制御すると共に、作動中のポンプ58によって、清浄空気導入管26から第1捕集管50に清浄空気を流し、吸引捕集された呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス成分を、アルコールセンサ30へ導入する。   When the set suction time (1 second) ends, or when an expiration start signal or an expiration end signal is input from the expiration determination unit 40 and the suction collection into the first collection tube 50 ends, the suction / desorption control The unit 42 controls the first valve 54 so as to open the gas flow path from the clean air introduction pipe 26 to the first collection pipe 50 by switching the gas flow path by the first valve 54 of the suction concentration section 22. The second valve 56 is controlled so as to open the gas flow path from the first collection pipe 50 to the alcohol sensor 30 by switching the gas flow path by the second valve 56. The suction / desorption control unit 42 controls the heating furnace so that the ethanol gas component in the exhaled air or the cabin air adsorbed by the ethanol collecting adsorbent of the first collecting tube 50 is heated and desorbed. Then, clean air is caused to flow from the clean air introduction pipe 26 to the first collection pipe 50 by the pump 58 in operation, and the ethanol gas component in the aspirated and collected exhalation air or vehicle interior air is introduced into the alcohol sensor 30. To do.

また、設定された吸引時間(1秒)が終了し、もしくは、呼気判定部40から呼気スタート信号または呼気終了信号が入力されて、第2捕集管52への吸引捕集が終了したら、第1捕集管50への吸引捕集が終了した場合と同様に、吸引脱着制御部42は、第1バルブ54によるガス流路の切り替え、第2バルブ56によるガス流路の切り替え、及び加熱炉を制御して、第2捕集管52に吸引捕集された呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス成分を、アルコールセンサ30へ導入する。   In addition, when the set suction time (1 second) ends, or when the expiration start signal or the expiration end signal is input from the expiration determination unit 40 and the suction collection to the second collection tube 52 ends, The suction / desorption control unit 42 switches the gas flow path using the first valve 54, switches the gas flow path using the second valve 56, and the heating furnace, similarly to the case where the suction collection to the first collection pipe 50 is completed. And the ethanol gas component in the exhaled air or in the passenger compartment air sucked and collected in the second collecting tube 52 is introduced into the alcohol sensor 30.

次に、第2の実施の形態に係る吸引脱着処理ルーチンの内容について図8を用いて説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, the contents of the suction / desorption processing routine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

まず、ステップ118において、呼気導入管20内に呼気吸気を吸引するように、ポンプ58を作動させる。そして、ステップ122において、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が入力されたか否かを判定する。吸引脱着制御部42に呼気スタート信号が入力されると、ステップ124へ進み、第1捕集管50へのガス流路を開くように第1バルブ54の切り替えを制御する。これによって、呼気導入管20内の空気(初期は呼気空気)が第1捕集管50に吸引され、空気中(初期は呼気空気中)のエタノールガス成分が第1捕集管50に吸引捕集される。次のステップ127では、呼気空気中又は車室内空気中の酸素濃度(初期は呼気空気中の酸素濃度)として、酸素センサ24からの出力濃度を取得する。   First, in step 118, the pump 58 is operated so as to suck inhaled inhalation into the exhalation introduction tube 20. In step 122, it is determined whether or not an exhalation start signal is input to the suction / desorption control unit 42. When the exhalation start signal is input to the suction / desorption control unit 42, the process proceeds to step 124, and the switching of the first valve 54 is controlled so as to open the gas flow path to the first collection pipe 50. As a result, the air in the exhalation introduction tube 20 (initially exhaled air) is sucked into the first collecting tube 50, and the ethanol gas component in the air (initially exhaled air) is sucked into the first collecting tube 50. Be collected. In the next step 127, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired as the oxygen concentration in the expiratory air or in the passenger compartment air (initially, the oxygen concentration in the expiratory air).

そして、ステップ250において、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号又は呼気終了信号が入力されたか、または、第1捕集管50への吸引時間が、設定時間(1秒)に達したか否かを判定する。呼気スタート信号及び呼気終了信号の何れもが入力されない場合であって、吸引時間が設定時間に達していない場合には、ステップ127へ戻る。一方、呼気スタート信号又は呼気終了信号が入力された場合や、吸引時間が設定時間に達した場合には、ステップ133に進む。   In step 250, whether an expiration start signal or expiration end signal is input to the suction / desorption control unit 42, or whether the suction time to the first collection tube 50 has reached a set time (1 second). Determine. If neither the exhalation start signal nor the exhalation end signal is input and the aspiration time has not reached the set time, the process returns to step 127. On the other hand, when the expiration start signal or the expiration end signal is input, or when the aspiration time reaches the set time, the process proceeds to step 133.

ステップ133では、第1捕集管50における加熱脱着処理を開始する。上記ステップ133では、第1捕集管50に捕集されたエタノールガス成分がアルコールセンサ30へ導入されるように第2バルブ56の切り替えを制御すると共に、清浄空気が第1捕集管50に流れるように第1バルブ54の切り替えを制御する。また、加熱炉の温度を制御し、第1捕集管50に吸着されたエタノールガス成分を加熱脱着して、アルコールセンサ30へ導入する。そして、ステップ132では、第2捕集管52へのガス流路を開くように第1バルブ54の切り替えを制御する。これによって、呼気導入管20内の空気が第2捕集管52に吸引され、呼気導入管20内の空気中のエタノールガス成分が第2捕集管52に吸引捕集される。   In step 133, the heat desorption process in the first collection tube 50 is started. In step 133, switching of the second valve 56 is controlled so that the ethanol gas component collected in the first collection pipe 50 is introduced into the alcohol sensor 30, and clean air is supplied to the first collection pipe 50. The switching of the first valve 54 is controlled so as to flow. Further, the temperature of the heating furnace is controlled, and the ethanol gas component adsorbed on the first collection pipe 50 is heated and desorbed and introduced into the alcohol sensor 30. In step 132, switching of the first valve 54 is controlled so as to open the gas flow path to the second collection pipe 52. As a result, the air in the exhalation introduction pipe 20 is sucked into the second collection pipe 52, and the ethanol gas component in the air in the exhalation introduction pipe 20 is sucked and collected in the second collection pipe 52.

次のステップ144では、アルコールセンサ30から出力される濃度を、呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス濃度として取得する。なお、呼気空気中のエタノールガス濃度および車室内空気中のエタノールガス濃度の何れであるかは、直前に入力された信号が呼気スタート信号及び呼気終了信号の何れであるかに基づいて判断すればよい。   In the next step 144, the concentration output from the alcohol sensor 30 is acquired as the ethanol gas concentration in the exhaled air or the passenger compartment air. Note that whether the ethanol gas concentration in the exhalation air or the ethanol gas concentration in the passenger compartment air is determined based on whether the signal input immediately before is the exhalation start signal or the exhalation end signal. Good.

そして、ステップ135では、呼気空気中または車室内空気中の酸素濃度として、酸素センサ24からの出力濃度を取得する。   In step 135, the output concentration from the oxygen sensor 24 is acquired as the oxygen concentration in the exhaled air or the passenger compartment air.

そして、ステップ252において、吸引脱着制御部42に呼気スタート信号又は呼気終了信号が入力されたか、または、第2捕集管52への吸引時間が、設定時間(1秒)に達したか否かを判定する。呼気スタート信号及び呼気終了信号の何れもが入力されない場合であって、吸引時間が設定時間に達していない場合には、ステップ135へ戻る。一方、呼気スタート信号又は呼気終了信号が入力された場合や、吸引時間が設定時間に達した場合には、ステップ146に進む。   In step 252, whether an expiration start signal or expiration end signal is input to the suction / desorption control unit 42, or whether the suction time to the second collection tube 52 has reached a set time (1 second). Determine. If neither the exhalation start signal nor the exhalation end signal is input and the aspiration time has not reached the set time, the process returns to step 135. On the other hand, when the expiration start signal or expiration end signal is input or when the aspiration time reaches the set time, the process proceeds to step 146.

ステップ146では、第2捕集管52における加熱脱着処理を開始する。上記ステップ146では、第2捕集管52に捕集されたエタノールガス成分がアルコールセンサ30へ導入されるように第2バルブ56の切り替えを制御すると共に、清浄空気が第2捕集管52に流れるように第1バルブ54の切り替えを制御する。また、加熱炉の温度を制御し、第2捕集管52に吸着されたエタノールガス成分を加熱脱着して、アルコールセンサ30へ導入する。   In step 146, the heat desorption process in the second collection tube 52 is started. In step 146, switching of the second valve 56 is controlled so that the ethanol gas component collected in the second collection pipe 52 is introduced into the alcohol sensor 30, and clean air is supplied to the second collection pipe 52. The switching of the first valve 54 is controlled so as to flow. Further, the temperature of the heating furnace is controlled, and the ethanol gas component adsorbed on the second collection pipe 52 is heated and desorbed and introduced into the alcohol sensor 30.

次のステップ253では、第1捕集管50へのガス流路を開くように第1バルブ54の切り替えを制御する。これによって、呼気導入管20内の空気が第1捕集管50に吸引され、空気中のエタノールガス成分が第1捕集管50に吸引捕集される。   In the next step 253, switching of the first valve 54 is controlled so as to open the gas flow path to the first collection pipe 50. As a result, the air in the breath introduction pipe 20 is sucked into the first collection pipe 50 and the ethanol gas component in the air is sucked and collected in the first collection pipe 50.

次のステップ148では、アルコールセンサ30から出力される濃度を、呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス濃度として取得する。   In the next step 148, the concentration output from the alcohol sensor 30 is acquired as the ethanol gas concentration in the exhaled air or the passenger compartment air.

そして、ステップ254において、吸引濃縮処理を終了するか否かを判定し、例えば、アルコールセンサ30から、終了条件として設定された回数だけエタノールガス濃度を取得したか否かを判定し、設定された回数に達していない場合には、上記ステップ127へ戻るが、一方、設定された回数に達した場合には、ステップ256へ進む。   In step 254, it is determined whether or not the suction concentration process is to be terminated. For example, it is determined whether or not the ethanol gas concentration has been acquired from the alcohol sensor 30 the number of times set as the termination condition. If the number has not been reached, the process returns to step 127. On the other hand, if the set number has been reached, the process proceeds to step 256.

そして、ステップ256において、上記ステップ127で取得された呼気空気中又は車室内空気中の酸素濃度、上記ステップ135で取得された呼気空気中又は車室内空気中の酸素濃度、上記ステップ144で取得された呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス濃度、及び上記ステップ148で取得された呼気空気中又は車室内空気中のエタノールガス濃度を用いて、上記第1の実施の形態と同様に、上記(1)式〜(5)式に従って、ドライバの呼気中のエタノールガス濃度を算出する。そして、ステップ258において、上記ステップ256で算出された呼気中のエタノールガス濃度を、車室内に設けられた表示部によって表示して、吸引脱着処理ルーチンを終了する。   In step 256, the oxygen concentration in the expiratory air or the passenger compartment air acquired in step 127, the oxygen concentration in the expiratory air or the passenger compartment air acquired in step 135, and the oxygen concentration obtained in step 144. In the same manner as in the first embodiment, the ethanol gas concentration in the expired air or the vehicle interior air and the ethanol gas concentration in the expired air or the vehicle interior air acquired in step 148 are used. According to the equations (1) to (5), the concentration of ethanol gas in the driver's breath is calculated. In step 258, the ethanol gas concentration in the breath calculated in step 256 is displayed on the display unit provided in the passenger compartment, and the suction / desorption processing routine is terminated.

以上説明したように、第2の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置によれば、所定の吸引時間の吸引毎に、捕集管を切り替えて、エタノールガス成分を捕集して、エタノールガスの濃度を検出することにより、所望の時間分解能でエタノールガスの濃度を検出することができる。また、吸引時間を短い時間に設定して、高い時間分解能で呼気中のエタノールガスの濃度を検出することができる。   As described above, according to the ethanol concentration detection apparatus according to the second embodiment, the collection tube is switched every time suction is performed for a predetermined suction time, and ethanol gas components are collected. By detecting the concentration, the concentration of ethanol gas can be detected with a desired time resolution. In addition, the concentration of ethanol gas in exhaled breath can be detected with high time resolution by setting the suction time to a short time.

また、吸引時間を短くすることにより、短い時間でエタノールガス濃度を検出することができる。   Further, by shortening the suction time, the ethanol gas concentration can be detected in a short time.

次に、第3の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, an ethanol concentration detection apparatus according to a third embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態では、参照ガスとして二酸化炭素を検出する二酸化炭素センサを用いている点が第1の実施の形態と異なっている。   The third embodiment is different from the first embodiment in that a carbon dioxide sensor that detects carbon dioxide is used as a reference gas.

第3の実施の形態に係るエタノール検出装置では、呼気導入管20の中間部の内部に、二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素センサが取り付けられており、二酸化炭素センサの出力濃度が制御部32に入力される。   In the ethanol detection device according to the third embodiment, a carbon dioxide sensor that detects the concentration of carbon dioxide is attached to the inside of the exhalation introduction tube 20, and the output concentration of the carbon dioxide sensor is controlled by the control unit 32. Is input.

二酸化炭素センサは、呼気導入管20内を流れる気体中に含まれる二酸化炭素を検出するセンサであり、例えば、固体電解質を用いたCDM4160(フィガロ技研社製、商品名)を使用することができる。   The carbon dioxide sensor is a sensor that detects carbon dioxide contained in the gas flowing in the breath introduction pipe 20, and for example, CDM4160 (trade name, manufactured by Figaro Giken Co., Ltd.) using a solid electrolyte can be used.

なお、参照ガスの濃度として二酸化炭素の濃度を用いる場合には、酸素の濃度を用いる場合とは反対に、大気中に比べて呼気中の濃度は増加するので、二酸化炭素センサの出力濃度は、大気中の二酸化炭素センサの出力濃度より増加することになる。   Note that when the concentration of carbon dioxide is used as the concentration of the reference gas, the concentration in the exhalation increases as compared to the atmosphere, as opposed to the case of using the concentration of oxygen. It will increase from the output concentration of the carbon dioxide sensor in the atmosphere.

制御部32の呼気判定部40は、二酸化炭素センサの出力濃度の変化に基づいて、呼気導入管20内の気体中に呼気が含まれるか否かを判定し、二酸化炭素センサの出力濃度が所定の濃度以上になったら、呼気が含まれると判定し、呼気スタート信号を、吸引脱着制御部42に出力する。一方、二酸化炭素センサの出力濃度が所定の濃度未満になったら、呼気が含まれていないと判定し、呼気終了信号を、吸引脱着制御部42に出力する。また、呼気判定部は、呼気が含まれると判定したときの二酸化炭素センサの出力濃度を、呼気空気中の二酸化炭素濃度として出力すると共に、呼気が含まれていないと判定したときの二酸化炭素センサの出力濃度を、車室内空気中の二酸化炭素濃度としてエタノール濃度算出部44に出力する。   The exhalation determination unit 40 of the control unit 32 determines whether or not exhalation is contained in the gas in the exhalation introduction tube 20 based on the change in the output concentration of the carbon dioxide sensor, and the output concentration of the carbon dioxide sensor is predetermined. When the concentration is equal to or higher than the concentration, it is determined that exhalation is included, and an exhalation start signal is output to the suction / desorption control unit 42. On the other hand, when the output concentration of the carbon dioxide sensor becomes less than the predetermined concentration, it is determined that exhalation is not included, and an expiration end signal is output to the suction / desorption control unit 42. The exhalation determination unit outputs the output concentration of the carbon dioxide sensor when it is determined that exhalation is included as the carbon dioxide concentration in the exhalation air, and the carbon dioxide sensor when it is determined that exhalation is not included Is output to the ethanol concentration calculator 44 as the carbon dioxide concentration in the passenger compartment air.

エタノール濃度算出部44は、呼気判定部40から出力された呼気空気中の二酸化炭素濃度及び車室内空気中の二酸化炭素濃度と、アルコールセンサ30によって検出された呼気空気中のエタノールガス濃度及び車室内空気中のエタノールガス濃度と、予め求められた呼気中の二酸化炭素濃度とに基づいて、上記第1の実施の形態と同様に、呼気中のエタノールガス濃度を算出する。ここで、呼気中の二酸化炭素濃度は、ほぼ一定濃度であり、例えば、約40000ppmである。   The ethanol concentration calculation unit 44 outputs the carbon dioxide concentration in the exhaled air and the carbon dioxide concentration in the vehicle interior air output from the exhalation determining unit 40, the ethanol gas concentration in the exhaled air detected by the alcohol sensor 30, and the vehicle interior. Based on the ethanol gas concentration in the air and the carbon dioxide concentration in the exhalation obtained in advance, the ethanol gas concentration in the exhalation is calculated in the same manner as in the first embodiment. Here, the carbon dioxide concentration in the exhalation is a substantially constant concentration, for example, about 40000 ppm.

次に、第4の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置について説明する。第4の実施の形態では、参照ガスとして水蒸気を検出する水蒸気センサを用いている点が第1の実施の形態と異なっている。   Next, an ethanol concentration detection apparatus according to a fourth embodiment will be described. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a water vapor sensor that detects water vapor is used as a reference gas.

第4の実施の形態に係るエタノール検出装置では、呼気導入管20の中間部の内部に、水蒸気の濃度を検出する水蒸気センサが取り付けられており、水蒸気センサの出力濃度が制御部32に入力される。   In the ethanol detection apparatus according to the fourth embodiment, a water vapor sensor for detecting the concentration of water vapor is attached to the inside of the exhalation introduction tube 20, and the output concentration of the water vapor sensor is input to the control unit 32. The

水蒸気センサとしては、酸化錫の半導体を用いたTGS2180(フィガロ技研社製、商品名)を用いることができる。また、高分子膜静電容量を用いた水蒸気センサを用いてもよい。   As the water vapor sensor, TGS2180 (trade name, manufactured by Figaro Giken Co., Ltd.) using a tin oxide semiconductor can be used. Further, a water vapor sensor using a polymer film capacitance may be used.

なお、参照ガスの濃度として水蒸気の濃度を用いる場合には、酸素の濃度を用いる場合とは反対に、大気中に比べて呼気中の濃度は増加するので、水蒸気センサの出力濃度は、大気中の水蒸気センサの出力濃度より増加することになる。   Note that when the concentration of water vapor is used as the concentration of the reference gas, the concentration in the exhalation increases compared to the air, as opposed to the case of using the oxygen concentration. The output concentration of the water vapor sensor will increase.

制御部32の呼気判定部40は、水蒸気センサの出力濃度の変化に基づいて、呼気導入管20内の気体中に呼気が含まれるか否かを判定し、水蒸気センサの出力濃度が所定の濃度以上になったら、呼気が含まれると判定し、呼気スタート信号を、吸引脱着制御部42に出力する。一方、水蒸気センサの出力濃度が所定の濃度未満になったら、呼気が含まれていないと判定し、呼気終了信号を、吸引脱着制御部42に出力する。また、呼気判定部は、呼気が含まれると判定したときの水蒸気センサの出力濃度を、呼気空気中の水蒸気濃度として出力すると共に、呼気が含まれていないと判定したときの水蒸気センサの出力濃度を、車室内空気中の水蒸気としてエタノール濃度算出部44に出力する。   The expiration determination unit 40 of the control unit 32 determines whether or not expiration is contained in the gas in the expiration introduction tube 20 based on the change in the output concentration of the water vapor sensor, and the output concentration of the water vapor sensor is a predetermined concentration. When the above is reached, it is determined that exhalation is included, and an exhalation start signal is output to the suction / desorption control unit 42. On the other hand, when the output concentration of the water vapor sensor becomes less than the predetermined concentration, it is determined that exhalation is not included, and an exhalation end signal is output to the suction / desorption control unit 42. The breath determination unit outputs the output concentration of the water vapor sensor when it is determined that exhalation is included as the water vapor concentration in the exhalation air, and the output concentration of the water vapor sensor when it is determined that exhalation is not included Is output to the ethanol concentration calculator 44 as water vapor in the passenger compartment air.

エタノール濃度算出部44は、呼気判定部40から出力された呼気空気中の水蒸気濃度及び車室内空気中の水蒸気濃度と、アルコールセンサ30によって検出された呼気空気中のエタノールガス濃度及び車室内空気中のエタノールガス濃度と、予め求められた呼気中の水蒸気濃度とに基づいて、上記第1の実施の形態と同様に、呼気中のエタノールガス濃度を算出する。ここで、呼気中の水蒸気濃度は、ほぼ一定濃度であり、例えば、例えば、34℃の飽和水蒸気濃度の値である。   The ethanol concentration calculation unit 44 outputs the water vapor concentration in the expiratory air and the water vapor concentration in the passenger compartment air output from the expiratory judgment unit 40, the ethanol gas concentration in the expiratory air detected by the alcohol sensor 30, and the air in the passenger compartment air. Based on the ethanol gas concentration and the water vapor concentration in the exhaled breath, the ethanol gas concentration in the exhaled breath is calculated in the same manner as in the first embodiment. Here, the water vapor concentration in the exhalation is a substantially constant concentration, for example, a value of a saturated water vapor concentration of 34 ° C., for example.

上記の実施の形態では、上記(1)式〜(5)式に従って、呼気中のエタノールガスの濃度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、以下の(6)式〜(8)式のいずれか1つの式に従って、呼気中のエタノールガスの濃度を算出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case of calculating the concentration of ethanol gas in exhaled breath according to the above formulas (1) to (5) has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The concentration of ethanol gas in exhaled breath may be calculated according to any one of the formulas (1) to (8).

エタノールガスの濃度=(Δa/Δb) ・・・(6)
エタノールガスの濃度=(Δa/Δb)・BG ・・・(7)
エタノールガスの濃度=(Δa/Δb)・(BG−AG)
+[EtOH]base・・・(8)
Ethanol gas concentration = (Δa / Δb) (6)
Ethanol gas concentration = (Δa / Δb) · BG (7)
Ethanol gas concentration = (Δa / Δb) · (BG-AG)
+ [EtOH] base (8)

ただし、Δaは、呼気空気中のエタノールガスの濃度との変化量、変化率、または所定時間内の積分値、Δbは、酸素センサ等で検出された酸素などの濃度の変化量、変化率、または所定時間内の積分値、BGは予め求められた呼気中の酸素などの濃度、AGは酸素センサなどで検出された車室内空気中の酸素などの濃度、[EtOH]baseは、アルコールセンサで検出された車室内空気中のエタノールガスの濃度である。   Where Δa is the amount of change in ethanol gas concentration in the exhaled air, rate of change, or integral value within a predetermined time, Δb is the amount of change in oxygen concentration detected by an oxygen sensor, etc., rate of change, Or, an integrated value within a predetermined time, BG is a concentration of oxygen in the exhaled breath obtained in advance, AG is a concentration of oxygen in the passenger compartment air detected by an oxygen sensor or the like, and [EtOH] base is an alcohol sensor It is the concentration of ethanol gas in the detected cabin air.

また、アルコールセンサと、酸素センサ、二酸化炭素センサ、又は水蒸気センサとを用いて構成した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、二酸化炭素濃度を検出する構成として、二酸化炭素用光学フィルタと二酸化炭素用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換する変換部とを含む二酸化炭素検出部、又は赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成された二酸化炭素センサを設けた構成としてもよい。また、水蒸気濃度を検出する構成として、水蒸気用光学フィルタと水蒸気用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換する変換部とを含む水蒸気検出部、又は赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成された水蒸気センサを設けた構成としてもよい。   Moreover, although the case where it comprised using the alcohol sensor and the oxygen sensor, the carbon dioxide sensor, or the water vapor sensor was demonstrated to the example, it is not limited to this, As a structure which detects a carbon dioxide concentration, carbon dioxide Provided with a carbon dioxide detector comprising an optical filter for carbon and a converter for converting infrared light transmitted through the optical filter for carbon dioxide into an electrical signal, or a carbon dioxide sensor comprising a light source emitting infrared light and an infrared detector It is good also as a structure. In addition, as a configuration for detecting the water vapor concentration, a water vapor detection unit including an optical filter for water vapor and a conversion unit that converts infrared light transmitted through the optical filter for water vapor into an electrical signal, or a light source that emits infrared light and an infrared detector. It is good also as a structure which provided the comprised water vapor | steam sensor.

また、エタノールガスの濃度を検出する構成として、エタノール用光学フィルタとエタノール用光学フィルタを透過した赤外線を電気信号に変換する変換部とを含むエタノール検出器、又は赤外線を放射する光源と赤外線検出器とで構成されたアルコールセンサを設けた構成としてもよい。   Further, as a configuration for detecting the concentration of ethanol gas, an ethanol detector including an optical filter for ethanol and a conversion unit that converts infrared light transmitted through the optical filter for ethanol into an electrical signal, or a light source and infrared detector that emits infrared light It is good also as a structure which provided the alcohol sensor comprised by these.

また、算出された呼気中のエタノールガスの濃度を表示する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、算出したエタノールガス濃度と予め定めた閾値とを比較し、算出したエタノールガス濃度が閾値以上の場合にエタノールの濃度が高いと判定し、エンジンが始動できないようにする等の不正ができないように制御するようにしてもよい。   In addition, the case where the calculated concentration of ethanol gas in the expiration is displayed has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the calculated ethanol gas concentration is compared with a predetermined threshold value to calculate If the ethanol gas concentration is equal to or higher than the threshold value, it may be determined that the ethanol concentration is high, and control such that the engine cannot be started is prevented.

また、吸引脱着処理ルーチンでは、1回だけ呼気中のエタノールガス濃度を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、エタノールガス濃度を算出するための一連の処理を繰り返し実行するようにしてもよい。   In the suction / desorption process routine, the case where the ethanol gas concentration in the exhalation is calculated only once has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a series of processes for calculating the ethanol gas concentration is repeated. You may make it perform.

上記では、ドライバの呼気からエタノールを検出する例について説明したが、エタノール濃度検出装置を携帯可能に構成する等により、本発明はドライバ以外の人間の呼気からエタノールを検出する場合にも適用できるものである。   In the above, the example of detecting ethanol from the exhalation of the driver has been described, but the present invention can be applied to the case of detecting ethanol from exhalation of humans other than the driver by configuring the ethanol concentration detection device to be portable. It is.

本実施の形態のエタノール濃度検出装置を運転席のステアリングコラムに取り付けた状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which attached the ethanol concentration detection apparatus of this Embodiment to the steering column of a driver's seat. 本発明の第1の実施の形態を示す概略図である。It is the schematic which shows the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の制御部及び吸引濃縮部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part and suction concentration part of the 1st Embodiment of this invention. 呼気スタート信号及び呼気終了信号の入力に応じて、捕集する捕集管を切り替える様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that the collection tube to collect is switched according to the input of the expiration start signal and the expiration end signal. 本発明の第1の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置の呼気判定処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the expiration determination processing routine of the ethanol concentration detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置の吸引脱着処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the suction / desorption process routine of the ethanol concentration detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 吸引時間毎に、捕集する捕集管を切り替える様子を示すイメージ図である。It is an image figure which shows a mode that the collection tube to collect is switched for every suction time. 本発明の第2の実施の形態に係るエタノール濃度検出装置の吸引脱着処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the suction / desorption process routine of the ethanol concentration detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 エタノール濃度検出装置
20 呼気導入管
22 吸引濃縮部
24 酸素センサ
26A ガスフィルタ
26 清浄空気導入管
28 濃縮空気導入管
30 アルコールセンサ
32 制御部
40 呼気判定部
42 吸引脱着制御部
44 エタノール濃度算出部
50 第1捕集管
52 第2捕集管
54 第1バルブ
56 第2バルブ
58 ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ethanol concentration detection apparatus 20 Exhalation introduction pipe 22 Suction concentration part 24 Oxygen sensor 26A Gas filter 26 Clean air introduction pipe 28 Concentrated air introduction pipe 30 Alcohol sensor 32 Control part 40 Exhalation judgment part 42 Suction desorption control part 44 Ethanol concentration calculation part 50 First collection pipe 52 Second collection pipe 54 First valve 56 Second valve 58 Pump

Claims (10)

検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かを判定する呼気判定手段と、
前記呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに、前記検出対象の気体を吸引して検出対象ガス成分を捕集する吸引捕集手段と、
前記吸引捕集手段によって捕集された検出対象ガス成分を放出して、検出対象ガスの濃度を検出する検出対象ガス濃度検出手段と、
前記検出対象ガス濃度検出手段によって検出された前記検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する算出手段と、
を含むガス濃縮検出装置。
Expiration determination means for determining whether or not expiration is included in the gas to be detected;
Aspiration collecting means for sucking the detection target gas and collecting a detection target gas component when it is determined by the expiration determination means that exhalation is included;
A detection target gas concentration detection means for discharging the detection target gas component collected by the suction collection means and detecting the concentration of the detection target gas;
Calculation means for calculating the concentration of the detection target gas in the expiration based on the concentration of the detection target gas detected by the detection target gas concentration detection means;
A gas concentration detection apparatus including:
前記検出対象の気体中に含まれる参照ガスの濃度を検出する参照ガス濃度検出手段を更に含み、
前記呼気判定手段は、前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度に基づいて、前記検出対象の気体中に呼気が含まれるか否かを判定する請求項1記載のガス濃縮検出装置。
Reference gas concentration detection means for detecting the concentration of the reference gas contained in the gas to be detected is further included,
2. The gas concentration detection according to claim 1, wherein the expiration determination unit determines whether or not expiration is included in the gas to be detected based on the concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detection unit. apparatus.
前記算出手段は、前記検出対象ガス濃度検出手段によって検出された前記検出対象ガスの濃度、及び前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する請求項2記載のガス濃縮検出装置。   The calculation means is configured to detect the detection target gas in expired gas based on the concentration of the detection target gas detected by the detection target gas concentration detection means and the concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detection means. The gas concentration detection apparatus according to claim 2, wherein the concentration of the gas is calculated. 前記吸引捕集手段は、前記検出対象ガス成分を捕集する複数の捕集部を備え、前記呼気判定手段による判定結果に応じて、前記複数の捕集部の何れかに切り替えて、前記検出対象の気体を吸引して前記切り替えられた前記捕集部に前記検出対象ガス成分を捕集し、
前記検出対象ガス濃度検出手段は、前記複数の捕集部の各々に捕集された前記検出対象ガス成分を放出して前記検出対象ガスの濃度を各々検出し、
前記算出手段は、前記検出対象ガス濃度検出手段によって前記複数の捕集部の各々の前記検出対象ガス成分を放出して各々検出された前記検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する請求項1〜請求項3の何れか1項記載のガス濃縮検出装置。
The suction collection unit includes a plurality of collection units that collect the gas component to be detected, and switches to any of the plurality of collection units according to a determination result by the expiration determination unit, and the detection The target gas component is collected in the switched collection unit by sucking the target gas,
The detection target gas concentration detection means detects the concentration of the detection target gas by releasing the detection target gas component collected in each of the plurality of collection units,
The calculation means releases the detection target gas component of each of the plurality of collection units by the detection target gas concentration detection means, and detects the detection in expiration based on the concentration of the detection target gas detected respectively. The gas concentration detection apparatus according to claim 1, wherein the concentration of the target gas is calculated.
前記検出対象ガス濃度検出手段は、所定の吸引時間の吸引により前記捕集部に捕集された前記検出対象ガス成分を放出して前記検出対象ガスの濃度を検出する請求項4記載のガス濃縮検出装置。   The gas concentration according to claim 4, wherein the detection target gas concentration detection means detects the concentration of the detection target gas by releasing the detection target gas component collected in the collection unit by suction for a predetermined suction time. Detection device. 前記吸引捕集手段は、前記呼気判定手段による判定結果に応じて、前記複数の捕集部の何れかに切り替えると共に、所定の吸引時間の吸引毎に前記複数の捕集部の何れかに切り替えて、前記検出対象の気体を吸引して前記切り替えられた前記捕集部に前記検出対象ガス成分を捕集し、
前記検出対象ガス濃度検出手段は、前記捕集部に前記検出対象ガス成分を捕集する毎に、前記捕集部に捕集された前記検出対象ガス成分を放出して前記検出対象ガスの濃度を検出する請求項4記載のガス濃縮検出装置。
The suction collecting unit is switched to one of the plurality of collecting units according to a determination result by the exhalation determining unit, and is switched to any one of the plurality of collecting units for each suction for a predetermined suction time. Collecting the detection target gas component in the switched collection unit by sucking the detection target gas,
The detection target gas concentration detection means releases the detection target gas component collected in the collection unit and collects the concentration of the detection target gas each time the detection target gas component is collected in the collection unit. The gas concentration detection apparatus according to claim 4, which detects odor.
前記吸引捕集手段は、前記呼気判定手段による判定結果に応じて、前記複数の捕集部の何れかへのガス流路を開くようにバルブを切り替えて、ポンプの作動によって前記検出対象の気体を吸引して前記切り替えられた前記捕集部に前記検出対象ガス成分を捕集する請求項4〜請求項6の何れか1項記載のガス濃縮検出装置。   The suction collecting means switches a valve so as to open a gas flow path to any one of the plurality of collecting portions according to a determination result by the exhalation determining means, and the gas to be detected by operating a pump The gas concentration detection apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the gas component to be detected is collected in the switched collection unit by sucking a gas. 前記検出対象の気体中に含まれる参照ガスの濃度を検出する参照ガス濃度検出手段を更に含み、
前記算出手段は、前記検出対象ガス濃度検出手段によって前記複数の捕集部の各々の前記検出対象ガス成分を放出して各々検出された前記検出対象ガスの濃度、前記呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度、前記呼気判定手段によって呼気が含まれないと判定されたときに前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度、及び予め求められた呼気中の前記参照ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する請求項4〜請求項7の何れか1項記載のガス濃縮検出装置。
Reference gas concentration detection means for detecting the concentration of the reference gas contained in the gas to be detected is further included,
The calculation means includes a concentration of the detection target gas detected by discharging the detection target gas component of each of the plurality of collection units by the detection target gas concentration detection means, and expiration is included by the expiration determination means. The concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detection means when it is determined that the reference gas concentration is detected, and the detection of the reference gas concentration detection means when the expiration determination means determines that exhalation is not included. The gas concentration according to any one of claims 4 to 7, wherein the concentration of the detection target gas in the expiration is calculated based on the concentration of the reference gas and the concentration of the reference gas in the expiration determined in advance. Detection device.
前記算出手段は、前記呼気判定手段によって呼気が含まれると判定されたときに前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度、前記呼気判定手段によって呼気が含まれないと判定されたときに前記参照ガス濃度検出手段によって検出された前記参照ガスの濃度、及び予め求められた呼気中の前記参照ガスの濃度に基づいて、呼気希釈率を算出し、前記算出された呼気希釈率、及び前記検出対象ガス濃度検出手段によって前記複数の捕集部の各々の前記検出対象ガス成分を放出して各々検出された前記検出対象ガスの濃度に基づいて、呼気中の前記検出対象ガスの濃度を算出する請求項8記載のガス濃縮検出装置。   The calculation means determines that the reference gas concentration detected by the reference gas concentration detection means when the expiration determination means determines that expiration is included, and the expiration determination means determines that no expiration is included. Sometimes, based on the concentration of the reference gas detected by the reference gas concentration detecting means and the concentration of the reference gas obtained in advance, the expiration dilution rate is calculated, the calculated expiration dilution rate, And the concentration of the detection target gas in the expiration based on the concentration of the detection target gas detected by releasing the detection target gas component of each of the plurality of collection units by the detection target gas concentration detection means The gas concentration detection apparatus according to claim 8, wherein 前記検出対象ガスを、エタノールガスとし、
前記参照ガスを、酸素、二酸化炭素、及び水蒸気の何れか1つとした請求項1〜請求項9の何れか1項記載のガス濃縮検出装置。
The detection target gas is ethanol gas,
The gas concentration detection apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the reference gas is any one of oxygen, carbon dioxide, and water vapor.
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