JP7597705B2

JP7597705B2 - アルコール検出装置を使用して車両の動作を制御するシステムおよび方法

Info

Publication number: JP7597705B2
Application number: JP2021513285A
Authority: JP
Inventors: バウワース，カイル; ザウク，アブドゥラティフ; ストラスバーガー，ロバート; ウィルス，マイケル; ダラル，ニーラジュ
Original assignee: オートモーティブ・コーリション・フォー・トラフィック・セーフティ，インコーポレーテッド
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2024-12-10
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: US20200101982A1; CN113015481A; US11072345B2; EP3849405A4; KR102726814B1; KR20210066832A; WO2020055875A1; CA3112181A1; EP3849405A1; CN113015481B; JP2022500296A

Description

係属中の先行特許出願に対する引用
この特許出願は、ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎＦｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，ＩｎｃおよびＫｙｌｅＢｏｗｅｒｓｅｔａｌ．によって２０１８年９月１０日に出願された係属中の先行米国仮特許出願第６２／７２８，８９８号、” DADSS Voice Activated Start”（音声起動ＤＡＤＳＳ）（弁理士の整理番号ＡＣＴＳ－３ＰＲＯＶ）の権利を主張する。この特許出願をここで引用したことによりその内容が本願にも含まれるものとする。

発明の分野
本発明は、一般的には、アルコール検出システム（ＡＤＳ）に関し、更に特定すれば、安全のための運転者アルコール検出システム（ＤＡＤＳＳ：Driver Alcohol Detection System for Safety）と共に使用する音声起動による車両始動に関する。

従来技術

毎年米国において、飲酒運転は約１０，０００人の命を奪い、約１９４０億ドルが失われる（国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ：National Highway Traffic Safety Administration）。"The Economic and Societal Impact Of Motor Vehicle Crashes, 2010"（自動車事故の経済的および社会的影響、２０１０）、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ（ＤＣ）、２０１５年５月（改訂版）、ＤＯＴＨＳ８１２０１３。http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/Pubs/812013.pdfというＵＲＬから入手可能）。酒酔い運転による死亡者数は、米国における全ての自動車事故による死亡者数の１／３以上を占める（国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）"Traffic Safety Facts 2013 Data: Alcohol-Impaired Driving"（交通安全事実２０１３年データ：酒酔い運転）、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ（ＤＣ）、２０１４年１２月、ＤＯＴＨＳ８１２１０２。http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/Pubs/812102.pdf のＵＲＬから入手可能）。２０１３年において、１４歳以下の子供の死亡事故の内１７パーセントは酒酔い運転事故において発生した（国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ：National Highway Traffic Safety Administration）、（交通安全事実２０１３年データ：酒酔い運転）、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ（ＤＣ）、２０１４年１２月、ＤＯＴＨＳ８１２１０２。http://www-nrd.nhtsa.dot.gov/Pubs/812102.pdf のＵＲＬから入手可能）。米国道路安全保険協会(Insurance Institute for Highway Safety)による分析は、運転者の血中アルコール濃度（ＢＡＣ：blood alcohol concentration）を、ユタ州を除く５０州全てにおける法的制限である０．０８％未満に抑えることができれば、毎年約７，０００人の命を救うことができることを示す（米国道路安全保険協会データ研究所、"Alcohol Detection Device Project is now in Development Phase"（アルコール検出デバイスのプロジェクトは現在開発段階にある）、米国道路安全保険協会、２０１１年１１月。 http://www.iihs.Org/iihs/sr/statusreport/article/46/10/4 のＵＲＬから入手可能）。

このように、飲酒運転を防止または低減することができる技術に対する必要性が存在する。

先行技術のアルコール検出システムは、一般に、運転者が「飲酒運転」（ＯＵＩ：operating-under-the-influence）罪により有罪判決を受けた後に装備される。先行技術のシステムは、販売後のインターロック・システム装備(after-market installation)を必要とし、操作員(operator)は、車両を始動させる前に、インターロック・システムに息を吹き込まなければならない（次いで、インターロック・システムによって実行されるアルコール検出検査に「合格」しなければならない）。以下の１つ以上を達成することができる新たな技術が求められていることは、本発明者には明らかである。

・運転者の運転能力が落ちている場合、車両の始動を不能化することによって、飲酒運転を防ぐ。
・法的制限を超えている場合、および／または運転することが危険な場合、運転者に知らせる。
・アルコールの存在が検出されたとき、運転者に知らせる。
・アルコールが検出されたとき、ネットワークを通じてアラートを送る。
・システムを車両に統合し、オプションとして購入する。

また、この新たな技術が以下の利点の内１つ以上を達成することも、本発明者には明らかである。
・飲酒運転を防止するまたは減らす。
・命を救う。
・道路の安全性を高める。
・法的制限を超えている場合、または運転することが危険な場合、運転者に知らせる。
・両親に、彼らの十代の子供が飲酒して運転していないことを確信するのを助ける。
・企業が費用のかかる訴訟を回避するのに役立つ。

本発明は、アルコール検出システム（ＡＤＳ）と呼ばれる新たな技術の提供および使用を含む。アルコール検出システム（ＡＤＳ）は、運転者が酔っ払っており、血中アルコール濃度が、ユタを除く５０州全てにおける法的制限である、約０．０８％以上であるときを検出し、車が移動するのを防止する。

本発明の一形態では、この技術は呼気に基づくシステムを使用し、運転者が運転者の座席にいて通常に呼吸するときに、アルコールを測定する。これは、運転者が通常に呼吸するときの血中アルコール濃度の瞬時読み取り値を取り込み、運転者の呼気といずれの乗員の呼気との間でも、精度高くそして信頼性高く区別するように設計されている。

本発明の一形態では、この技術は音声認識システムを使用する。音声認識システムは、「車始動」というような、運転者の音声コマンドを理解することができる。アルコール測定は、リアル・タイムで行われ、音声コマンドを発する運転者と同期が取られる。システムが所定の閾値を超えるＢＡＣ測定値を検出した場合、車両は不能化されるか、または動くのを防止される。このシステムは、測定値が所定の閾値を超える場合、警告を出すことができる。

本発明の一形態では、この技術は音声合成システムを利用する。音声合成システムは、「アルコールを検出しました」および「車両は始動できません」、または「車両の移動を禁止します」というようなイベントを運転者に知らせるために使用することができる。

本発明の一形態では、この技術は、セルラ・アラートおよびデータを送ることができるもののインターネット（ＩｏＴ）アプリケーションである。また、これはワイヤレス・ネットワークを通じて車両およびアルコール・データを「クラウド」（例えば、１つ以上のリモート・サーバ）にアップロードすることもできる。当技術分野において知られている型式の「データ・ビューア」コンピュータ・プログラムを使用して、アップロードされたデータを分析することもできる。

本発明の一形態では、この技術は接触に基づくシステムも利用する。このシステムは、運転者の指先を貫通する赤外線または近赤外線光を当てることによって、運転者の皮膚の下における血中アルコール・レベルを測定する。この接触に基づくシステムを、始動ボタンまたはハンドルのような車両制御機器に統合し、複数の精度高い読み取り値を取り込む。

本発明の一形態では、車両の動作(operation)を制御するシステムを提供する。このシステムは、
音声コマンドを運転者に供給する音声(voice)合成ユニットと、
運転者からの音声を受ける音声(speech)認識ユニットと、
運転者の呼気においてアルコールの存在を検出し、これを表す信号を供給する呼気アルコール・センサ・ユニットと、
車両の動作を制御する車両動作インターフェースと、
コントローラであって、（ｉ）選択的に音声合成ユニットに、運転者に発声させ、（ｉｉ）運転者による発声を検出するように音声認識ユニットを動作させ、（ｉｉｉ）呼気アルコール・センサ・ユニットから信号を受け取り、（ｉｖ）呼気アルコール・センサ・ユニットから受け取った信号に応じて、車両の動作を制御するために、車両動作インターフェースにコマンドを供給する、コントローラと、
を備える。

本発明の他の形態では、運転者によって占有された車両の動作を制御する方法を提供する。この方法は、
音声認識システム・ユニットを使用して、運転者の音声コマンドを識別するステップと、
運転者の少なくとも１つのアルコール測定値を取り込むステップと、
運転者のアルコール測定値が、所定の閾値を超えるか、または所定の閾値未満か判定するステップと、
アルコール測定値が所定の閾値を超えるかまたは所定の閾値未満かに基づいて、車両の動作を制御するステップと、
を含む。

以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明によって、本発明のこれらおよびその他の目的ならびに特徴を更に詳しく開示し、明らかにする。詳細な説明については、添付図面と併せて検討する。添付図面において、同様の番号は同様の部分を指す。更に、図面において、

本発明の音声起動車両始動システムの例示的なブロック図である。例示的な音声起動車両始動方法を示す流れ図である。呼気アルコール・センサ・ユニットの例示的な図(pictorial)である。車両ハンドル軸(steering column)に統合された呼気アルコール・センサ・ユニットの他の例示的な図である。車両センタ・コンソールに統合された接触アルコール・センサ・ユニットの例示的な図である。本発明の音声起動車両始動システムの詳細ブロック図である。例示的なアルコール検出警告方法を示す流れ図である。アルコール検出装置を使用して車両の動作を制御する例示的な方法を示す流れ図である。

本発明によれば、新たな音声起動車両始動システムは、運転者がアルコールの存在を有する(has a presence of alcohol)か否かについて判定することができ、運転者の血中アルコール・レベルが所定の閾値を超える場合、車両の始動を不能化する、または動きを防止する、統合システムである。

本特許の教示において、本発明者は、車両(vehicle)という用語を使用する。読者は、車両という用語を、車、トラック、オートバイ、または今日の技術において知られている任意の他の型式の車両を指すものとして解釈することができる。しかしながら、本発明者は、この技術に制限を適用するのではなく、本発明の方法および装置は、飛行機、列車、バス、ボート、ジェット・スキー、潜水艦、ジェット機、ヘリコプタ、宇宙船、スノーモービル、建設機器、石油掘削機器、重機等のような、任意の自動輸送手段、あるいは手動制御車両、半自律車両、または自律車両を含む、ヨット、グライダー、自転車等のような非自動化手段等においても実装できることは、読者には当然明らかなはずである。

図１は、車両に統合された音声起動車両始動システム５の例示的なブロック図である。この概念では、システム５は、車両の統合マイクロフォン１０およびスピーカ１５を、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈインターフェース２０を介して利用する。本発明の他の形態では、このシステムは、ＷｉＦｉ、Ｚｉｇｂｅｅ、あるいは当技術分野において習熟した者には知られている有線またはワイヤレス・インターフェースというような、他のインターフェースを使用することもできる。本発明の他の形態では、システム５はそれ自体のスピーカと１つ以上のマイクロフォンとを内蔵する。システム５は、このシステムの動作を制御するコントローラ２５を備えている。本発明の一形態では、コントローラ２５は、操作員が発声する単語を解析することができる音声認識ユニット３０を内蔵する。これは、システム５が、「車始動」または「点火を切る」というような音声コマンドに応答することを可能にする。コントローラ２５は、呼気アルコール・センサ・ユニット４０と通信するために、コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）インターフェース３５を使用する。尚、ＣＡＮインターフェースは自動車用途において広く使用されていることを、当業者は認めることができよう。本発明の一形態では、コントローラ２５は、操作員の音声コマンドに応答して、そして呼気アルコール・センサの測定値と協調して、「アルコールを検出しました。車両は運転できません」または「アルコールは検出されません。車は始動します」というような音声プロンプトを操作員に生成するために、音声合成ユニット４５を使用する。

呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、運転者の呼気を取り込み、呼気を分析して運転者の血中アルコール含有量(content)（運転者の呼気アルコール濃度の関数である）を判定することができるのであれば、いずれの呼気アルコール・センサ・ユニットを含んでもよい。一例としてそして限定ではなく、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、以下に開示されている呼気アルコール・センサ・ユニットを含んでもよい。

（ｉ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＢｅｒｔｉｌＨｏｋｅｔａｌ．によって２０１５年８月６日に公開された米国特許公開公報第２０１５／０２１９６２０号、”BREATH TEST SYSTEM”（呼気検査システム）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１０８４６０－０００６－３０１）、

（ｉｉ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＢｅｒｔｉｌＨｏｋｅｔａｌ．によって２０１５年８月２０日に公開された米国特許公開公報第２０１５／０２３３８９７号、”HIGHLY ACCURATE BREATH TEST SYSTEM”（高精度呼気検査システム）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１８４６０－０００７－３０１）、

（ｉｉｉ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＢｅｒｔｉｌＨｏｋｅｔａｌ．によって２０１７年９月２８日に公開された米国特許公開第２０１７／０２７４７６８号、”SENSOR SYSTEM FOR PASSIVE IN-VEHICLE BREATH ALCOHOL ESTIMATION”（受動車両内呼気アルコール推定センサおよびシステム）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１０８４６０－０００９－１０１）、および

（ｉｖ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＨａｎｓＧoｒａｎＥｖａｌｄＭａｒｔｉｎｅｔａｌ．によって２０１６年１２月８日に公開された米国特許公開第２０１６／０３５６７６４号、” INTEGRATED BREATH ALCOHOL SENSOR SYSTEM”（統合呼気アルコール・センサ・システム）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１０８４６０－００１０－１０１）。これらの特許公開公報をここで引用したことにより、これらの内容が本願にも含まれるものとする。

これより図２に移ると、システム５を使用する例示的な安全車両始動方法が示されている。図２において、操作員は、シーケンスを開始するために、「車始動」コマンドを発する。本発明の一形態では、人が発声するときの呼気サンプルをリアル・タイムで取り込む。当業者であれば認めることができるだろうが、本発明が先行技術と異なるのは、車両を始動しようとする前にサンプルを収集するのではなく、呼気アルコール濃度（ＢＲＡＣ）測定値が、リアル・タイムで、発声する人と同期を取られるからである。センサ測定プロセスの更なる詳細については、本文書において後に説明する。コントローラ２５が呼気アルコール・センサ・ユニット４０から血中アルコール濃度データを受信すると、コントローラ２５は、例えば、図１に示す呼気データ・アナライザ４７を使用して、これを所定の閾値と比較する（呼気データ・アナライザ４７は、本質的に、コントローラ２５上で実行するしかるべきソフトウェアによって実装される判断ツリーである）。図２に示す所定の値は０．０２である（即ち、０．０２％の血中アルコール濃度）。これは、十代の運転者またはスクール・バス操作員(school bus operator)に適した値としてよい。しかしながら、０．０８（即ち、０．０８％血中アルコール濃度）というような他の値を使用してもよい。０．０８は、米国の多くの州における法的制限(legal limited)である。この例では、操作員の血中アルコール濃度を０．０２の閾値と比較する。値が所定の閾値を超える場合、システム５は「アルコールを検出しました」というプロンプトを再生する。これは、「車両は運転できません」というような、他のメッセージを伴ってもよい。運転者の血中アルコール濃度値が所定の閾値未満である場合、システムは「アルコールは検出されません」というプロンプトを再生し、車を始動させる。図２における流れ図は、０．０２のような所定の閾値を超える「アルコール検出」を警告するが、０．０８のような第２の所定の閾値に達するまで、車両の始動を不能化しないように、変更することもできる。システム５は、始動までのカウントダウンを行うか、または追加の合成音声プロンプトを発する(provide)こともできる。

図１に戻って、システム５は、車両始動プッシュボタン５５の接点に接続されているリレー５０を使用する。尚、遠隔始動、車両の点火コントローラへのＣＡＮメッセージ送信、自動キー回転(key turn)等のような、車を始動させる他の方法も使用できることは、認めることができよう。本発明の一形態では、音声起動車両始動システム５が、車両を始動させることを可能にするが、代わりにトランスミッション・シフタを不能化するので、車両を運転することはできない。例えば、スクール・バスの運転者は、トランスミッション固定機構により、バスのギアを入れる(put the bus into gear)ことができない。この方法は、非常に寒いまたは非常に暖かい気象地帯において選ぶに値し、操作員にヒータまたはエアコンの使用を許容するので、車両室内の温度を快適なおよび／または安全な設定値にしつつ、車両を移動できなくすることができる。

尚、ＢＲＡＣ測定の精度は、アルコール検出システムに供給される呼気の量に依存し、呼気の量が多い程、ＢＲＡＣ測定の精度が高くなる（したがって、運転者の血中アルコール濃度の判定精度も高くなる）ことは、認められてしかるべきである。また、音声起動自動車始動システムを使用すると、運転者は、音声に基づくコマンド（例えば、「車始動」）を自動車に供給しながら、運転者は自動的に息を吐いていることも認められてしかるべきである。本発明によれば、システム５は、精度高いＢＲＡＣ測定値を確保するため（したがって、精度高い運転者の血中アルコール濃度を判定できる）に、システムが十分な呼気量を得るまで、運転者がシステムに発声し続ける(engage in additional speaking)ように要求することによって、アルコール検出システムに供給される呼気の量を増やすように構成することができる。

一例として、そして限定ではなく、アルコール検出システムが、精度高いＢＲＡＣ測定値を確保するだけの十分な量の呼気を得ていない場合、アルコール検出システムは、運転者に、応答しなければならない一連の質問を提示することによって、運転者による追加の発声を要求することができる（即ち、追加の運転者呼気を得るため）。一例として、そして限定ではなく、運転者が「車始動」を命令したとき、システム５は、運転者が答えなければならない一連の質問、例えば、「あなたの名前は？」、「あなたの誕生日はいつですか？」、「どこで生まれましたか？」等で応答することができる。この一連の質問および答えは、アルコール検出システムが、精度高いＢＲＡＣ測定値が得られたという確証を得るために、十分な量の呼気を得るまで継続することができる。

尚、特定の単語は、他の単語よりも、多くの息を話者に吐かせる、または集中した一撃(in a more concentrated burst)の息を話者に吐かせることがわかっている。一例として、そして限定ではなく、発声するときに、発声に「息を吹き出させる」単語は、他の単語よりも多くの空気を話者に吐かせるのが通例である。また、子音で始まる単語も、他の単語よりも、話者に多くの空気を吐かせる傾向がある。つまり、本発明の一形態では、システム５は、より多くの空気を吐かせることが分かっている特定の単語を、運転者に発声するように誘導することもできる。一例として、そして限定ではなく、システム５は、運転者に特定の単語（例えば、「ｐｕｔ」、「ｗｈｅｒｅ」、「ｔａｓｋ」等）を繰り返すように命令し、システムが運転者からより多くの呼気を取り込み、したがってより正確なＢＲＡＣ測定値を得ることができるように、構成することができる。
このように、システム５は、運転者がシステムに発声し続けるように要求することによって、システムが、精度高いＢＲＡＣ測定値を確保するために、十分な量の呼気を得るまで、アルコール検出システムに供給される呼気の量を増やすように構成することができる。

図３は、呼気アルコール・センサ・ユニット４０の例示的な図である。本発明の一形態では、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、運転者のドアに統合される。呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、ファン６０（図３には示されていないが、図６に示されている）を内蔵する。ファン６０は、空気をセンサの入口６５（図３）に引き込み、シュノーケル７０を通って呼気アナライザ７５内に導く。先行技術のシステムは、操作員が、車を始動させるために、呼気アルコール・センサ・ユニット４０に息を吹き込むように要求する。また、先行技術のシステムは、操作員が息を吹き込むために、使い捨てのプラスチック管またはストローを使用し、これは各使用後に破棄されなければならない。尚、本発明における装置は、ストローを必要とせず、無駄な使い捨て部品を有さないことにより、環境に優しくしていることは、当業者には認めることができよう。また、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、操作員に、呼気アルコール・センサ・ユニット４０に向けて息を吹き込む、即ち、息をするように要求せずに、ファン６０を利用して、操作員の息を単に呼気アルコール・センサ・ユニットに引き込み、呼気アルコール・センサ・ユニット４０を「吸引モード」(sniffer mode)で動作させることも、認めることができよう。しかしながら、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、操作員が方向付けた呼気サンプルを与える場合や、システム５が操作員にそうするように促すことができる特異な場合にも動作する。呼気アナライザ７５は、エタノール測定（ＢＲＡＣ）と組み合わせて所定量の二酸化炭素（ＣＯ２）を求めるアルゴリズムを実行する。呼気アナライザ７５が所定の閾値以上のＣＯ２を測定しない場合、測定値を無効と見なし、車両を始動させるために、操作員に呼気サンプルを供給するように促す。これによって、操作員が、例えば、「車始動」コマンドを発しながら窓を開けて外に息を吐くことによって、無効なサンプルを供給することを防止する。本発明の一形態では、図３の呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、車両の室内の他のエリアに実装されている。本発明の一形態では、車両に１つよりも多い呼気アルコール・センサ・ユニット４０が統合されてもよい（図６参照）。

尚、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、それが「吸引モード」で動作し、運転者の呼気を呼気アナライザ７５に引き込むことができるように構成されていることを注記しておく。このために、呼気アルコール・センサ・ユニット４０はファン６０を備えている。ファン６０は、運転者の呼気を呼気アルコール・センサ・ユニットに引き込むために設けられる。ファン６０は、呼気アルコール・センサ・ユニット４０ができるだけ多くの息を取り込むことによって、精度を高めたＢＲＡＣ測定値を供給する（したがって、精度を高めた血中アルコール濃度読み取り値を供給する）ことができるように、運転者が発声し始める前または発声し始めるときにオンに切り替えることが好ましいことを注記しておく。このために、システム５は、運転者のドアが開いたとき、または運転者が運転者の座席に座ったとき、または運転者が発声し始めたとき等に、ファン６０をオンに切り替えるように構成することができる。

図４は、車両に統合された呼気アルコール・センサ・ユニット４０の例示的な図である。更に具体的には、本発明の一形態では、図３における呼気アルコール・センサ・ユニット４０は、図４に示すように、車両のハンドル軸に統合されている。先行技術のシステムは、従前から繋留コード(tethered cord)を使用するハンドヘルド・デバイスを使用し、操作員がこのデバイスに息を吹き込むことができるようにしている。しかしながら、この先行技術の手法の欠点は、乗員または車の中に座っている他の誰かというような、ある者がアルコール検出システムに息を吹き込ませない機構がないことである。これによって、安全始動インターロックを迂回することが可能になり、操作員が、呼気中アルコール含有量(breath alcohol content)に関係なく、車を運転することが可能になる。本発明は、運転者のドアおよび／またはハンドル軸上に装着された呼気アルコール・センサ・ユニット４０を有し、乗員席または車両における他の場所に座っている誰かが、安全指導機構を妨害することを困難にする。

図６は、音声起動車両始動システム５の詳細ブロック図である。この図に示すように、システム５は、操作員が車を始動させようとしている間およびその後における活動を記録するために、１つ以上のカメラ８０を内蔵する。尚、車を始動させるために音声コマンドを発する人が運転者の座席に座っており、この人が車両の操作員であるか否か判定するために、コントローラ２５は顔認識アルゴリズムを実行できることは、当業者には認めることができよう。このため、システム５は、運転者以外の誰かが音声コマンドおよび呼気サンプルを与えようとしているのか否か判定することができる。システム５が、運転者の座席に座っている人以外の誰かが車を始動させようとしていると判定した場合、「車両は運転できません」というプロンプトを出す。また、システム５は、方向付けた呼気サンプルを供給するように、操作員に促すこともできる。また、図６には、システム５から車両のＣＡＮデータへのＣＡＮインターフェース３５も示す。当業者には認めることができるであろうが、車両データは、運転者および／または乗員についての情報を判定するために使用することができる。例えば、乗員のエアバッグがアクティブか否かについての情報を使用して、乗員が存在するか否か判定することができる。また、座席、ドア、窓、シートベルト、空調、サンルーフ等についてのステータス情報を使用して、操作員が「車始動」コマンドを発している間に得られた呼気サンプルが有効か否か判定することもできる。本発明の一形態では、コントローラ２５は、ＣＡＮ３５を通じて、車両の種々の自動車コントローラと通信し、車の空調を切る、または車両始動プロセス中は窓開け(window roll- down)を不能化するというような、動作を実行することもできる。操作員が運転者の座席に座っていない、または座席から離れたと判定した場合、車両始動プロセスを中断し、場合によっては、車両を始動した場合には、点火をオフに切り替えることができる。

図６に戻ると、音声起動車両始動システム５は、ワイヤレス・ユニット８５も内蔵する。ワイヤレス・ユニット８５は、３Ｇまたは４ＧＬＴＥによってデータおよびアラートを送ることができるセルラ・サブユニットを内蔵する。システム５がスクール・バスにおいて実装される場合、そして図２における血中アルコール濃度の閾値に達した場合、スクール・バスの管理会社、学校、または当局にアラートを送出することができる（図７参照）。図２における血中アルコール濃度閾値が法的制限である場合、アラートを地方の警察所に送ってもよい。当業者には認めることができるであろうが、アラートには、操作員のＢＲＡＣおよび／または血中アルコール濃度のようなデータを付随させることもできる。望ましければ、ワイヤレス・ユニット８５のセルラ・サブユニットが、５Ｇまたは他の技術的現状のセルラ無線機(cellular radio)を内蔵してもよい。また、ワイヤレス・ユニット８５のセルラ・サブユニットは、車両の位置追跡および経路決定のために、ＧＰＳ、ＧＮＳＳ、および／またはＧＬＯＮＡＳＳも内蔵してもよい。本発明の一形態では、ワイヤレス・ユニット８５は、車両のデータ、経時的なＢＲＡＣ測定値、経時的な血中アルコール濃度、車両追跡、車両データ、ビデオ等をネットワーク・ストレージ（例えば、「クラウド」）にアップロードできるように、ワイヤレス・ネットワーク・モデムを内蔵する。例えば、車両を駐車し、ＷｉＦｉアクセス・ポイントのようなネットワーク・アクセス・ポイントを発見できたとき、格納された情報を、後の分析のために、クラウドにアップロードすることができる。例えば、データを見るためのコンピュータ・プログラムを使用してもよい。このコンピュータ・プログラムは、車両が辿った経路、運転者のリアル・タイム報告、血中アルコール濃度、車両データ、イベントおよびシステム診断を表示するために、グラフィカル・ユーザ・インターフェースを内蔵してもよい。

図５は、車両のセンタ・コンソール９５を上から見下ろしたときの接触アルコール・センサ・ユニット９０の例示的な図である。本発明の一形態では、システム５は、１つ以上の呼気アルコール・センサ・ユニット４０に加えて、接触アルコール・センサ・ユニット９０も利用する。これは、呼気アルコール・センサ・ユニット４０が結論の出ない結果を生成する場合、または呼気アルコール・センサ・ユニット４０の結果を確認することが望ましい場合に、役に立つことができる。接触アルコール・センサ・ユニット９０は、操作員の指の皮膚を貫通することができる１つ以上のレーザを使用する。接触アルコール・センサ・ユニット９０は、赤外線または近赤外線光を使用して、戻り光を検出し、血中アルコール含有量を検知することができる。しかしながら、電磁スペクトルの異なる領域を使用する他の分光分析方法も使用することができる。この例示的な図では、接触アルコール・センサ・ユニット９０は、車両のセンタ・コンソール９５内に統合されている。本発明の一形態では、運転者が乗車し、「車を始動させる」ための音声コマンドを発し、呼気アルコール・センサ・ユニット４０が運転者の呼気を分析して、運転者の血中アルコール濃度を判定し、呼気アルコール・センサ・ユニット４０の結果が決定的でない場合、または呼気アルコール・センサ・ユニット４０の結果を確認することが望ましい場合、コントローラ２５は、運転者に、接触アルコール・センサ・ユニット９０を押すように命令する。すると、接触アルコール・センサ・ユニット９０は、運転者の血液における血中アルコール濃度を測定する。呼気アルコール・センサ・ユニット４０および接触アルコール・センサ・ユニット９０の結果に応じて、コントローラ２５は、適宜車両を運転可能または不能にする。本発明の他の形態では、システム５は、車両を運転可能にするために、呼気アルコール・センサ・ユニット４０および接触アルコール・センサ・ユニット９０の双方の使用を必要とする。本発明のこの形態では、呼気アルコール・センサ・ユニット４０は「吸引モード」で動作して、運転者の呼気を使用して、運転者の血中アルコール含有量を検知し、運転者は、彼らの指を接触アルコール・センサ・ユニット９０と接触させ続けるように要求される。次いで、システム５は、呼気アルコール・センサ・ユニット４０および接触アルコール・センサ・ユニット９０の結果が、所定の閾値未満の血中アルコール含有量を示す場合、車両を運転可能にする。また、システム５は、操作員に、最初にブレーキを押下し、次いで接触アルコール・センサ・ユニット９０を押下するように要求してもよい。尚、操作員の足がブレーキに接触し、操作員の指が接触アルコール・センサ・ユニット９０を押下したときに、回路が完成するように、ブレーキおよび接触アルコール・センサ・ユニット９０を電気的に結合してもよいことは、当業者には認めることができるであろう。二点間、電極間、容量性結合、送信機－受信機、または任意の他のトポロジを使用して、ＤＣ、ＡＣ、ＲＦ、または任意の他の種類の信号等の回路を完成するために、多くの方法を使用することができる。この方法は、運転者以外の誰かが車を始動させようとする可能性を排除する。本発明の一形態では、音声起動車両始動システム５が「車始動」コマンドを受信し、アルコール検出システムが、所定の閾値を超える血中アルコール濃度を検出したとき、車が始動することを可能にする。しかしながら、システム５は、操作員がシフタ１００をギアに入れるのを妨げる。

接触アルコール・センサ・ユニット９０は、運転者の指による接触(touch contact)を通じて、運転者の血中アルコール含有量を判定することができるのであれば、いずれの接触アルコール・センサ・ユニットでも含んでもよい。一例として、そして限定ではなく、接触アルコール・センサ・ユニット９０は、以下に開示されている接触アルコール・センサ・ユニットを含んでもよい。

（ｉ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＢｅｎｊａｍｉｎＶｅｒＳｔｅｅｇｅｔａｌ．によって２０１７年２月２３日に公開された米国特許公開第２０１７／００５０５１８号、”SYSTEM FOR NON-INVASIVE MEASUREMENT OF AN ANALYTE IN A VEHICLE DRIVER”（車両運転者における検体の非侵襲的測定システム）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１０８４６０－０００３－１０２）、および

（ｉｉ）ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＣｏａｌｉｔｉｏｎｆｏｒＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙ，Ｉｎｃ．およびＧｉｌｂｅｒｔＡ．Ｔｏｄｄｅｔａｌ．によって２０１５年３月５日に公開された米国特許公開第２０１５／００６６２３８号、”SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING VEHICLE IGNITION USING BIOMETRIC DAT”（生物計量データを使用して車両点火を制御するシステムおよび方法）（弁理士整理番号ＡＣＴＳ－１０８４６０－０００４－１０１）。これらの特許公開公報をここで引用したことにより、その内容が本願にも含まれるものとする。

図７は、システム５によってアルコールが検出されたときにアラートを送る例示的な方法を示す。本発明の一形態では、システム５は、音声起動システムが車を始動させた後、呼気アルコール・センサ・ユニット４０を監視し続ける。この手法は、車を始動させた後に、操作員が飲酒を始めたか否か検出するために使用することができる。図７では、０．０２ＢＲＡＣ閾値を使用するが、他の値も同様に使用することができる。この方法は、呼気アルコール・センサ・ユニット４０または接触アルコール・センサ・ユニット９０のいずれにも使用することができる。本発明の一形態では、図５に示す接触アルコール・センサ・ユニット９０を車両のハンドルまたはスロットルに統合する。これによって、システム５は、図７において、連続的に運転者の手を監視してアルコールを検出することが可能になる。

図８は、システム５を使用して車両の動作を制御する例示的なシナリオを示す流れ図である。図８は、本明細書における教示を、ゼロ・アルコール許容法(zero-alcohol tolerance law)の下で操作するスクール・バスの運転者の実生活シナリオに結び付ける。この例では、アルコールが検出されない場合、運転者はバスのギアを入れ、通常に車両を操作することができる。しかしながら、アルコールが検出された場合、運転者はバスのギアを入れることができず、したがって、バスの操作ができなくなる。運転者の血中アルコール濃度およびバスの位置についての情報を含むアラートを当局に通知する。子供がバスの中にいる場合、運転者は、車内温度を安全で快適な設定値に調節することができる。

尚、本明細書において説明した方法および装置は、他の型式の非侵襲的センサを使用して応用できることは、当業者には認めることができるであろう。本発明者による教示は、この技術をアルコールに限定するのではない。他の種類の運転障害(impaired driving)を防止するシステムも同様に実現することができ、麻薬、処方箋および非処方箋医薬品、アヘン様合成麻酔薬、アンフェタミン、幻覚剤、合成麻薬、二酸化炭素、一酸化炭素等による運転障害を含むが、これらに限定されるのではない。

好ましい実施形態の変更
本発明の本質を説明するために本明細書において説明および例示した詳細、材料、ステップ、および部品の配置において、本発明の原理および範囲内に留まりつつ、多くの追加変更も当業者によって行えることは、理解されてしかるべきである。

Claims

車両の動作を制御するシステムであって、
音声通信を運転者に提供する音声合成ユニットと、
運転者からの音声を受ける音声認識ユニットと、
運転者の呼気においてアルコールの存在を検出し、これを表す信号を供給する呼気アルコール・センサ・ユニットと、
前記車両の動作を制御する車両動作インターフェースと、
コントローラであって、運転者が発声した音声コマンドを前記音声認識ユニットが認識したのに応答して、（ｉ）選択的に前記音声合成ユニットに、運転者に対し追加の発声をさせ、（ｉｉ）前記運転者による前記追加の発声を検出するように前記音声認識ユニットを動作させ、（ｉｉｉ）前記呼気アルコール・センサ・ユニットから前記信号を受け取り、（ｉｖ）前記呼気アルコール・センサ・ユニットから受け取った前記信号に応じて、前記車両の動作を制御するために、前記車両動作インターフェースに、前記音声コマンドに対応したコマンドを供給する、コントローラと、
を備え、前記音声合成ユニットが、前記運転者の呼気アルコール含有量の精度高い測定値を確保するために、前記運転者によって吐かれる呼気の量を増やす必要があるとき、前記運転者に対し単語を更に発声するように継続的に促し、
前記単語が、前記音声合成ユニットによって促される一連の異なる質問に対するそれぞれの答えを含む、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記呼気アルコール・センサ・ユニットが、前記運転者が発声するとき、前記運転者の呼気においてアルコールの存在を受動的に検出する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記呼気アルコール・センサ・ユニットが、前記運転者が音声コマンドを前記車両に発するときに、前記運転者の呼気においてアルコールの存在を検出する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記運転者の呼気アルコール含有量が所定の閾値未満である場合、前記車両の動作を許可するように前記車両動作インターフェースに命令する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記運転者の呼気アルコール含有量が所定の閾値を超える場合、前記車両の動作を不能化するように前記車両動作インターフェースに命令する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記運転者に単語を発声するように促すために、前記音声合成ユニットを使用する、システム。
請求項６記載のシステムにおいて、前記単語が、前記運転者によって繰り返される特定の単語を含む、システム。
請求項６記載のシステムにおいて、前記音声合成ユニットが、前記運転者の呼気アルコール含有量が所定の閾値と一致するとき、前記運転者に単語を発声するように促す、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記運転者の呼気アルコール含有量が所定の閾値未満であり、且つより低い第２の所定の閾値を超える場合、１つ以上の音声合成通知を供給するように前記音声合成ユニットに命令する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記アルコール測定値が前記呼気アルコール・センサ・ユニットによって取り込まれる前および／または最中に、前記運転者および／または乗員についてのデータを得るように構成される、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記アルコール測定値が前記呼気アルコール・センサ・ユニットによって取り込まれる前および／または最中に、特定の機能を不能化するように前記車両動作インターフェースに命令する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記システムが、更に、第２アルコール測定を実行する接触アルコール・センサ・ユニットを備え、前記第２アルコール測定が、接触センサを使用して実行される、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、前記運転者が運転者の座席から離れた場合、前記車両の動作を不能化するように前記車両動作インターフェースに命令する、システム。
請求項５記載のシステムにおいて、前記所定の閾値が、所与の管理態勢における法的アルコール制限である、システム。
請求項５記載のシステムにおいて、アラートがワイヤレス・ネットワークを通じて送られる、システム。
請求項１５記載のシステムにおいて、前記アラートが、測定データと、汎地球測位システム（ＧＰＳ）位置情報とを含む、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記コントローラが、更に、前記車両の運転者以外の誰かが音声コマンドを発しようとしているかについて判定するように構成され、前記コントローラが、前記運転者以外の誰かが音声コマンドを発しようとしていると判定した場合、前記コントローラが、前記車両の動作を不能化するように前記車両動作インターフェースに命令する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記システムが、更に、ワイヤレス・ネットワークを通じてデータを送信するワイヤレス・ネットワーク・ユニット、およびビデオを記録するビデオ記録システムから成る一群からの少なくとも１つを備える、システム。
運転者によって占有された車両の動作を制御する方法であって、
音声認識システム・ユニットを使用して、前記運転者の音声コマンドを識別するステップと、
前記運転者の少なくとも１つのアルコール測定値を取り込むステップと、
前記運転者のアルコール測定値が、所定の閾値を超えるかまたは未満か判定するステップであって、前記運転者の呼気アルコール含有量の精度高い測定値を確保するために、前記運転者によって吐かれる呼気の量を増やす必要があるとき、前記運転者が、単語を更に発声するように継続的に促されることを含む、ステップと、
前記アルコール測定値が前記所定の閾値を超えるかまたは未満かに基づいて、前記車両の動作を前記音声コマンドに応じて制御するステップと、
を含み、前記単語が、前記音声合成ユニットによって促される一連の異なる質問に対するそれぞれの答えを含む、
方法。
請求項１９記載の方法において、前記アルコール測定値が前記所定の閾値未満である場合、前記車両の動作が許可される、方法。
請求項１９記載の方法において、前記アルコール測定値が前記所定の閾値を超える場合、前記車両の動作を不能化する、方法。
請求項１９記載の方法において、前記アルコール含有量が前記所定の閾値未満であり、より低い第２の所定の閾値を超える場合、前記運転者に通知する、方法。
請求項１９記載の方法において、前記所定の閾値が、所与の管理態勢における法的制限である、方法。
請求項１９記載の方法において、前記アルコール測定値が取り込まれる前および／または最中に、前記車両の特定の機能を不能化する、方法。
請求項１９記載の方法において、前記運転者が運転者の座席を離れた場合、前記車両の動作を不能化する、方法。
請求項１９記載の方法において、前記アルコール測定値が取り込まれる前および／または最中に、前記運転者および／または乗員についての情報を得る、方法。
請求項２１記載の方法において、ワイヤレス・ネットワークを通じてアラートを送る、方法。
請求項２７記載の方法において、前記アラートが、測定データと、汎地球測位システム（ＧＰＳ）位置情報とを含む、方法。
請求項１９記載の方法において、前記運転者以外の誰かが前記音声コマンドを発しようとしていると判定した場合、前記車両の動作を不能化する、方法。