電子キーに実�△任�るアルコール検出�_のカギはセンサとアルゴリズム
クルマのキーレスエントリは、ボタンを押すだけで�`れたクルマのカギを開けられる電子キーだが、このデバイスにアルコール検出�_を載せる研�|を本田�\研工業と日立��作所が進めている。共同開発した小型の�}気アルコール検出�_の�\術的なメドが立ち、共同で記�v会見を開いた。
図1 日立とホンダが共同開発したハンディ型�}気アルコール検出�_
最�Z、飲��運転による交通��故により、�j��な命を奪う���Pに関心が集まっている。こういった��故を防ぐために、�~単にアルコールを検�瑤任�るようにポータブルの�}気アルコール検出�_が�x販されている。しかし、1��2〜3万��もするアルコール検出�_に誰がお金を��払うだろうか、という疑問がある。加えて、�里ぅ好肇蹇七喪Xのマウスピースを口にくわえて�R定しなければならない、という煩わしさがある。もっと�~単に�R定でき、しかもそれを使わざるを�uない�X況に�{いやることができなければ��故を防ぐ��になりえない。クルマメーカーもエレクトロニクスメーカーも何とか��故を��らす仕組みを作れないものか。
このような�[いからホンダと日立は、キーレスエントリに�}気アルコール検出�_を組み込み、アルコールが検出された時にエンジンがかからない、という電子キーの開発を�`指し、まずポータブルの�}気アルコール検出�_を試作した（図1）。�}気アルコール濃度は、水分中に含まれるアルコール成分の量として、mg/lという単位で��されるため、肺からの水分量とアルコール量の両��(sh┫)を検出する。このため、センサとして、��和水�^気センサと、3�|類のガスセンサ（エタノールとアセトアルデヒド、水素）を開発した。
�}気の水分を検出するセンサは、��形パターンの電極をセラミック絶縁���屬坊狙�している。電極間に数Hzの交流電圧を加えておき水分が電極間の絶縁セラミック表�Cに����すると、検出電極間に電流が流れるという仕組みである。電流の時間変化を�R定する�lだが、その感度は��来機の10倍もある（図2）。さらに今�vの構�]では、入��電圧が2.5Vppと低い。��来機�|で高感度の����は印加電圧が1000V��度も高かったため����が�jきくなり、小型にできなかった。
図2 ��形パターンの水�^気検出�_ 出�Z：日立��作所
��形パターンを�\やせば�\やすほど感度は�屬�るが、�C積が�\えると共に、寄�斃椴未盪\えることにより、応答時間が��くなるという�L点もある。日立は、60�|類��度のパターンを作��し、最適値を��(li│n)んだ。この�T果、小さな1��のボード(1辺数cm)に集約できた。また、水�^気は表�Cに吸��するのではなく、微小な水�r(n┏ng)が��くだけで�^発するため、�R定の再現性は高いという。
3�|類のセンサに分けたのは、純粋のアルコール分だけを分�`して検出したいからだ。��来のエタノールセンサだと、エタノール(エチルアルコール)だけではなく、これが��内で分解されて出来るアセトアルデヒドや水素も含み、��確なアルコール濃度を��さなかった。今�vの定量�@度は��来よりも3倍高まっているという。しかも、国内で��気帯び運転�X��とされる0.15mg/lの濃度に�瓦靴�、その1/10��度の濃度まで�R定できるほど検出感度は高いとしている。
図3 ワインを飲む�iと飲んだ後の差 出�Z：日立��作所
ワインを200ml飲んだ直後のセンサ�S形と、飲��していない�S形(図3)を見る限り、�~�T差ははっきり出ている。しかも、3秒以内で判��できる。飲��していない場合でもわずかなアルコールが検出されるのは、栄養ドリンク剤にも微量のアルコールを含んでいるためだとしている��試作検出�_では、アルコールを飲むと�靴�LEDが点�iする(図4)。アルコールが検出以下の値であれば�uのLEDが��くようになっている。
図4 アルコールを検出すると�靴�LEDが点�iする
3つのセンサ出��からアルコール濃度を�Q出するのに、差分進化（Differential evolution）法と�}ばれるアルゴリズムを��いた。これは、ある�[定値と実�R値との差分をとりながら何度もやり�Dりを繰り返して真値に�Zづけていく、最適化�}法の�kつ。初期値には仮定を含まず、�T果として最も確からしい値を最適値として出��する。雑音が�Hいデータや時間変化のデータなどから最適値を推定するのに向くと言われ、人工���Ε灰鵐團紂璽謄�ングのアルゴリズムとよく�瑤討い�。
センサは、�┣��馮焼���セラミックをベースとして表�Cに3�|類のガスに�官�する膜を��けたものらしい。�┣��馮焼���セラミック表�Cは凹��が�Hいため、ガス分子は表�Cに吸��されやすい。ガス分子が表�Cに吸��されると、�┣��颪良��Cから��素分子が放出される。この�T果、導電率が変わりセンサとして働く。センサを再現よく使うためには、ヒーターで400℃に加�Xし、吸��したガス分子を飛ばして初期化する。ガスセンサとしてはSnO2�┣��馮焼���を使う例が�Hいが、この試作��では何の材料を使っているのかについては��らかにしていない。
今�vの開発では、日立が先に�}気アルコール検出�_を試作しており、それを見たホンダがクルマメーカーとしての要求を出し、共同開発に至った。今後、実��化に向けて、人間の個人差や�c��差などがあることを考慮して医��機関とのコラボレーションが��要だと見ている。その�屬�、実証データの積み�屬欧��_要になるとしている。検出�_��きのキーレスエントリでは、飲��していない人が代わりにテストしてもエンジンは�Xけられるという�L点はある。飲����故�敢�としては万�Δ任呂覆�。ホンダは、ドライバをはじめ�\�}席にいる協���vへの罰�Г鬚呂犬瓩箸垢襦⊆匆颯襦璽襪矇k緒に��めていかなければならないとして、実��化時期は言えないとしている。
