CN101978381A - 生物计量安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全装置(1)，该安全装置包括至少一个验证装置(17)和闭锁装置(18)，其中该验证装置(17)包括至少一个传感器(2)和分析比较模块(10)，而且在闭锁装置(18)和验证装置(17)之间存在通信连接(21)，其特征在于，传感器(2)构成为用于检测皮肤以及皮肤下的组织层的生物计量数据或频谱特性的薄膜传感器，将通信连接(2)构成为安全地无线传输由验证装置(21)确定的独特的用户码，并且其作用范围限制在邻近区域，尤其是小于50cm，并且在该用户码与分配给该闭锁装置的识别码一致时去激活闭锁装置(18)。

Description

生物计量安全装置

技术领域

本发明涉及一种用于保护技术装置免受未授权使用或免受未授权访问的安全装置。该安全装置至少包括验证装置和闭锁装置，其中验证装置至少包括传感器和分析比较模块，在闭锁装置和验证装置之间存在通信连接。

背景技术

技术设备或技术装置-例如安全区、安全门、数据处理装置和轻武器(Feuerwaffe)-需要防护措施，以保证只有经授权或有权限的人员才能按规定使用这些装置，或只有这些人员才能接近。由于利用这种装置大多管理和/或保管安全性很重要或要保持秘密的信息，或者  通过使用该装置对于使用者自身或对于环境和其它人员来说存在一种特别的危险，即安全装置必须提供针对经授权人员的唯一标识的特别高的可靠性。尤其是这种安全装置要求为了识别使用者使用那些唯一的并且不能或很难伪造或操纵的特征。

现有技术公开了多种用于识别经授权人员的生物计量数据的方法。

EP0691822B1公开了一种用于检测人指纹的生物计量特征。使用者在此包括固定的手柄，由此可以在指纹表面上清楚地看到静脉结构(Venenstruktur)和纹路结构。指纹表面由光学拍摄系统、尤其是照相机拍摄并从中借助成像方法计算出特征性的起伏。该特征性的模板将作为参考值存储并在稍后的认证查询时用作比较是否一致的基础。通过成像方法和形成差，根据为验证而提供的指纹模板以及参考模板来确定差图像，在该差图像中显示参考模板和新提供的模板之间的所有偏差。由此在存在最大可能的一致性的情况，提供了对使用者的可靠验证。

WO88/04153公开了一种装置，其中指纹的表面结构、尤其是静脉结构被用于唯一地识别使用者。该文件公开了使用者将手放进一个装置中并且照相机拍摄指纹的表面图像。借助成像方法从中计算出表面结构或静脉结构；校正功能表明与参考模板的一致。

US6799726B2公开了一种手表形式的安全装置。生物计量学的传感器集成在手表中并构成为拍摄静脉结构。该手表向传感器提供电能，相应地处理所检测的生物计量的原始数据，并且通过无线通信连接将生物计量的识别特征传输给分析装置。

现有技术公开的方法的缺点在于，这些方法不适合或仅有条件地适合移动使用，因为使用者的手例如必须放置在装置中。此外有缺陷的是，生物计量的传感器集成在另一个装置-例如手表中。在日常使用的情况下，尤其是在考虑到脏物、灰尘和更高的机械负荷的环境条件的情况下，在按规定使用安全装置时可能很容易导致对生物计量的传感器的损坏。但是如果生物计量的传感器被损坏，要更换整个手表，这成本很高而且很费事，因为还必须传输或必须重新确定所存储的生物计量的参考值。

发明内容

本发明的任务在于提供一种安全装置，其分析无疑义的生物计量数据并且在识别经过授权的使用者的情况下允许使用装置或允许接近装置。此外本发明的任务是为该安全装置配备用于检测生物计量数据的传感器，该传感器可以简单和成本有利地制造，并且对环境影响和机械负荷具有很高的抵抗性。另外本发明的任务是模块化地构造安全装置，使得能够简单和成本有利地更换有缺陷或有故障的部件。

本发明的任务通过以下方式解决，传感器构成为用于检测皮肤以及皮肤下的组织层的生物计量数据或频谱特性的薄膜传感器，将通信连接构成为安全地无线传输由验证装置确定的独特的用户码，并且其作用范围限制在邻近区域，尤其是小于50cm，并且在该用户码与分配给该闭锁装置的识别码一致时去激活闭锁装置。

薄膜传感器与公知的生物计量传感器相比可以更为成本有利和更大面积地制造，由此可以检测具有生物计量特征的更大片段的身体部位。此外，薄膜传感器既可以借助印刷方法制造，也可以借助蒸镀方法制造，以及通过这两种方法的组合制造。例如，利用印刷方法制造的传感器具有以下优点：具体的实施方式可单独与计划的使用匹配。另一方面，蒸镀方法的优点是，可以施加不能印刷或很难印刷的材料，其中可以形成特别薄的层。

通过传输无疑义的用户码或通过限制在邻近区域，基本上防止对用户码的侦察导致稍后的滥用。有限的作用区域具有另一个优点，即不会导致无意识地启动相邻的闭锁装置。

此外有利的是，所述闭锁装置仅在确定用户码与识别码一致的情况下才被去激活。其尤其是具有以下优点：所述闭锁装置在失去所述唯一的对应的情况下自动启动并且防止对闭锁的装置的使用或访问。

一种特别有利的扩展方案在于，所述传感器由包括有机半导体材料、无机半导体材料、纳米微粒的组中至少一种材料形成。这些材料具有特殊的优点，即它们可以用在印刷方法或蒸镀工艺中，由此能够特别高效和成本有利地制造传感器。尤其是根据请求保护的方案所形成的传感器具有以下优点：该传感器可以弹性和柔性地变形，由此传感器能够明显更好地与身体部位的表面匹配而没有被损坏的危险。同样根据权利要求的实施方式有利的是，为了制造需要明显更少的电能，而且传感器的废弃问题明显小于常规的传感器，由此可以将该传感器特别用作一次性传感器。

不要求完整性地，在此作为其他可使用的材料还有：碳纳米管，PPV聚对苯乙炔。同样还可以考虑材料混合形式，以例如组合有机和无机半导体的有利特性。

针对特定于使用者的特征的安全和可靠检测，特别有利的是，所检测的生物计量数据由包括静脉结构、皮肤表面结构、组织结构的组形成。

作为生物计量的识别特征，通常采用指纹。在所述安全装置优选用在具有困难的环境条件的环境中，尤其是考虑脏物的情况下，为了唯一可识别，很容易太强地污染手指结构。因此特别有利的是，可以将大面积的生物计量特征用于唯一的识别。皮肤的表面结构或静脉结构可被大面积地以及具有较小分辨率地扫描，由此即使皮肤表面被弄脏也可以可靠地检测特征性特征。

基本上，组织的不同频谱特性被有针对性地用于在拍摄位置拍摄多个唯一的生物计量特征。尤其地，在不同的频谱分量情况下分析反射和/或透射值。

有利的还有以下扩展方案：所述传感器包括至少一个射线源和至少一个量子探测器，因为有次对生物计量特征的检测与环境光或附加的外部照明装置无关，并且该射线源和量子探测器的频谱灵敏度可以相互协调。

在优选的扩展方案中，控制对表面的照明，使得有针对性地检测不同的生物计量特征。

利用以下实施方式，即所述射线源构成为输出波长在350nm至780nm范围内的电磁射线，可以检测皮肤的表面结构。根据请求保护的电磁射线在可见光范围内，因此有利地特别适用于检测皮肤的表面结构。

另一个有利的扩展方案在于，所述射线源构成为输出波长在750nm至1.4μm范围内的电磁射线。具有该波长的电磁射线穿透上面的皮肤层，由此可以照亮更深的特征，尤其是静脉结构。更大的穿透深度还具有以下优点：必要时存在于皮肤表面上的脏物不会或仅不明显地防止对更深的特征的照明。

在一优选的扩展方案中，所述射线源例如构成为可连续调谐，尤其是从650nm至1.4μm，由此可以有针对性地控制电磁射线在组织中的穿透深度。由此通过相应的选择频谱的量子探测器，可以利用传感器检测多个生物计量特征。还可以多重检测分别在不同深度处的特征。

如果量子探测器构成为多个光敏元件的装置，则可以通过不同方式执行对生物计量特征的检测。例如可以通过组合多个探测器来提高灵敏度，在第一检测过程中检测皮肤表面或静脉结构的粗略结构或静脉结构；然后在另一检测过程中可以通过光敏元件的另一种组合来检测高分辨率的细节特征。

在一扩展方案中，量子探测器通过频谱不同灵敏度的元件形成。各个元件可以交替地设置在传感器的载体层上，由此每个装置构成为在不同的波长范围内检测特征性特征。由此在射线源相应实施的情况下，例如可以同时检测皮肤的表面结构和检测更深的静脉结构。

特别有利的是，所述量子探测器由包括有机或无机光电二极管、有机或无机光电晶体管、光敏电阻的组形成，因为来自该组的部件可以通过印刷方法或蒸镀方法以及通过这些方法的组合快速和成本有利地制造。在光范围中的电磁射线的作用导致该部件的至少一个电特征参数的变化。

就尽可能普遍的使用以及快速简单的维护或更换传感器来说，有利的是，传感器构成为薄膜，尤其是自附着的薄膜。根据请求保护的方案所构成的传感器由此可以简单和没有附加保持装置地施加在佩戴在身体上的装置上。

就尽可能普遍的使用来说，特别有利的是所述传感器集成在包括表带、帽子、头巾、头颈麦克风、眼镜、胸带的组的装置中，或设置在该装置上。这种装置在日常生活中广泛使用或者是人所需要的和/或所使用的，因为它们是装备的一部分。由于传感器可以普遍地设置或集成，因此得到了以下优点：为了施加用于检测生物计量特征的传感器不需要费事或附加的装置。这种装置也可以特别好地与人体匹配，由此实现了特别高的佩戴舒适性和对活动自由度非常小的限制。

如果验证装置包括电源装置，特别有利地可以实现能量自给自足的运行。因此，优选地不需要通过由使用者携带或夹带的外部电源向验证装置提供电能，由此不限制使用者的移动性和活动自由度。

电源装置可以通过电化学元件，尤其是电池或蓄电池形成和/或通过电容式能量存储器形成，其优点是，这种电源装置广泛使用并且已经多次使用，由此能够成本特别有利地形成所述电源装置。

在一优选的扩展方案中，所述电源装置通过化学元件形成，使得在一次性启动之后能输出特定的、时间受工艺限制的电能。由此传感器通过启动动作而运行，此后相应于电源装置的供电持续时间检测生物计量数据，并在运行持续时间结束之后废弃，并被新的传感器代替。恰好在传感器可能被污染的方面，该实施方式具有以下优点：始终使用最佳工作的传感器，并且可靠地检测生物计量数据。由于本发明的传感器能够特别节省能量地构成，因此必要时电容式的能量存储器或双层电容器就足以向传感器提供电能。

一种特别优选的扩展方案在于，电源装置通过太阳能电池、尤其是有机太阳能电池形成。通过太阳能电池可以实现传感器的长期的、能量自给自足的运行。

有机太阳能电池具有其它特殊优点：该太阳能电池是机械柔性的，由此可以构成传感器，该传感器可以很好地与身体部位的表面匹配。有利的还有，有机太阳能电池能够成本有利地制造，并且就废弃来说不会产生问题，这对一次性传感器来说具有特别的优点。

尤其地，电源装置构成为在测量期间向电磁射线源提供电能。由于该测量过程优选周期性地执行，由此可能使用非常短的时间，因此电源装置只需要构成为在测量期间向验证装置、尤其是电磁射线源提供电能。在测量之间的时间段内可以由外部源对该电源装置充电，其中这例如通过太阳能电池完成。但是也可以考虑使用者将容量很强的电源随身携带，并且该电源在测量间歇借助通过使用者皮肤的近场传输来对电源装置充电。尤其是，该实施方式具有非常重要的优点，即验证装置可以非常紧凑地构成。

可以在人体的多个位置上检测生物计量数据，但是有利的一种实施方式是，传感器设置在手的区域或前臂朝向手的区域内，因为在这个片段内可以检测非常有特征性的表面结构或静脉的密度很高。由此，即使小面积的传感器也能检测大量的特征性特征并且确定可靠的识别特征。

但是，本发明的安全装置不限于所述传感器设置在根据请求保护方案的片段中，因为在与优选扩展的组合中传感器也能到处设置在可以检测到特征性的生物计量数据的地方。这种布置的非限制性例子是：在前臂或上臂上，在头部区域中，以及在上身区域中。

传感器设置在脚关节区域中的实施方式具有以下优点：在该区域中可以通过衣物部分很好地保护传感器免受机械负荷和污染。另一个重要优点是，这样设置的传感器几乎不限制佩戴者的活动自由度，并且能通过衣物很好地隐藏。

一种特别有利的扩展方案在于，所述传感器弹性地可复原地变形，因为该传感器由此能很好地与待检测的表面匹配，而不会通过可能的变形导致传感器的损坏。尤其是，该实施方式在以下情况下是有利的：所述传感器设置在通过身体的移动而连续变形的身体部位上。由于传感器在这种情况下能很好地与表面匹配，则明显降低了错误检测生物计量数据的危险，由此明显降低了错误触发或阻止安全装置的危险。

在此对于专业人员公知的前提是，弹性可复原的变形在特定于材料的极限值之内，即所冲压的变形不会导致不可逆的材料损坏。

特别有利的扩展方案在于，所述传感器构成为检测生命信号。除了唯一识别佩戴者之外，根据请求保护的方案，还可以确定对生命很重要的生命体征。由此只能对活着的人进行验证，由此可以可靠防止通过给出事后完成的生物计量数据的迂回尝试。

在一扩展方案中，所检测的生命信号还可以用于警告佩戴者对生命有威胁的状态。同样，可以考虑一种实施方式，其中所检测的生命信号被传输给监护站，以便在那里监护或分析。

为了紧凑地构成安全装置，有利的是，分析比较模块以及传感器集成地设置。根据请求保护的方案所构成的验证装置具有以下优点：其能特别好的集成并且能特别好地保护免受环境影响。尤其是可以通过公知集成方法的技术手段构成特别紧凑和鲁棒的装置或模块。另一个优点是，根据请求保护的方案所构成的验证装置执行对生物计量数据的监测和分析，其中作为该过程的结果输出不可变换的用户码。

在一优选的扩展方案中，所述分析比较模块由有机半导体器件形成，由此有机半导体的优点还可以转用到验证装置上，尤其是在一次性使用方面。

尤其地，根据请求保护的方案包括一种实施方式，其中例如印刷有机半导体传感器并且接合无机半导体器件。但是还可以通过该请求保护的实施方式包括有机和无机半导体器件的其它组合。

为了执行分析和比较操作，有利的是，分析比较模块包括存储器，因为在该存储器中可以存储生物计量数据以及分析与比较方法的中间结果。

一种特别有利的扩展方案在于，在存储器中存储生物计量参考数据。为了执行验证，必须将检测的生物计量数据与唯一表征该使用者的参考数据相比较。如果该参考数据直接存储在分析比较模块的存储器中，则就验证安全性来说是特别有利的。用于传输所检测的生物计量数据或参考数据的每个通信连接都存在以下危险：该传输可能被干扰或出错。因此，根据请求保护的实施方式所具有的重要优点是：从检测生物计量数据到分析和与比较参考数据比较，不存在对安全很重要的弱点。

由于基于身体姿势和/或移动可能稍微改变传感器的位置并由此所检测的生物计量数据也稍微不同，因此在存储器中存储多个参考数据。通过将检测的生物计量数据与多个存储的参考数据比较，可以安全和可靠地确定使用者的身份，并且特别有利地降低错误触发或阻止安全装置的危险。

相应于所要求的安全装置的安全功能，有利的是，所述分析比较模块连续和/或间歇地检测皮肤的生物计量数据。为了保证高灵敏区域或装置-例如手持轻武器或数据处理装置的安全，期望频繁的验证，相反例如为了执行进入控制以较小的重复率进行验证就足以。

在一扩展方案中，还可以通过启动过程触发验证。例如可以在验证装置上具有操作元件，利用该操作元件触发验证过程。同样，闭锁装置还可以配备远程作用元件，该远程作用元件在验证装置靠近闭锁装置的过程中触发验证过程。

为了执行复杂的验证计算，有利的是分析比较模块包括计算单元。

优选的扩展方案在于，计算单元构成为分析由传感器包括的生物计量数据，或计算单元构成为将分析的生物计量数据与存储器中存储的参考值相比较。

该优选的扩展方案实现了验证装置的特别紧凑的结构，因为所有用于检测和分析生物计量数据的方法都由分析比较模块执行。

在另一个扩展方案中，分析比较模块可以构成为连续改善或扩展存储在存储器中的参考数据，以进一步提高识别安全性。尤其是由此在传感器未精确定位的情况下改善了识别安全性。在验证了佩戴者之后，可以按照可设定的时间间隔检测生物计量特征并且与参考数据比较。如果不能确定唯一的一致，则将新检测的生物计量特征作为其他参考存储在存储器中。

为了达到使用者验证的最大可能的安全性，有利的是，所述验证装置构成为连续和/或间歇地输出独特的用户码。由于该用户码必须由验证装置传输给闭锁装置，由此产生安全技术的弱点，因此特别重要的是，用户码构成为使得可靠地防止伪造或操纵。例如可以通过根据一次性代码的加密方法来构成所述用户码。如已经提到的，不同的安全要求可以实现连续或间歇的验证。

由于通信连接是操纵或伪造的攻击点，因此有利的是，通过该通信连接传输的数据通过以下方式保证安全，即基本上防止对该数据的伪造或操纵，和/或可靠识别闭锁装置的滥用过程。特别重要的是，表示为滥用目的传输在重新传输的情况下会被识别或证明为滥用。

就验证装置的尽可能长的使用持续时间来说，有利的是该验证装置具有节能工作状态，在该状态下能量消耗小于500μW。恰好在自给自足地供应电能的装置中，重要的是所述装置仅在启动状态中，也就是在执行验证时才需要消耗能量，其余时间消耗尽可能少的能量。

特别有利的是，验证装置仅周期性地被置于启动的运行状态下来执行测量，而在其余的运行时间保持在能量节省状态，由此可以实现很重要的运行时间的延长。

这种小的能量消耗尤其在电磁场对人体的允许符合方面是有利的。由于根据一优选的扩展方案又在测量间隙对验证装置的能量存储器充电，因此特别有利的是，该验证装置的能量消耗根据请求保护的方案很小，因为由此一来通过由皮肤形成的通信连接可以将足够的电能传输给验证装置的能量存储器，而不会危及人员。国际辐射防护协会(IRPA)确定被允许施加在人体上的场强的极限值。尤其是对于电磁波吸收比率(SAR)确定80mW/kg的边界值，对于电流密度(S)确定250mA/m²的极限值。

通过请求保护的验证装置的小的自能量消耗，向验证装置的电源装置提供对人体器官来说安全但足够的电能。

为了可靠地验证，有利的是，验证装置具有无线的定位系统。例如这可以通过GPS或dGPS形成，但是还可以采用任何其他的无线定位系统。在具有多个验证所需要的装置的片段中，验证装置可以通过知道当前安放位置有针对性地触发利用特殊的装置进行验证。例如，根据请求保护的方案，佩戴者在一次性验证之后可以在确定的片段中移动，而不会失去该对应。

在一扩展方案中，还可以连续监视验证装置的位置，以例如记录移动变化曲线，或者在离开和/或接近一个区域时触发报警消息。

除了验证装置和闭锁装置之间的通信连接之外，验证装置还可以具有网络通信模块。该网络通信模块可以构成为建立与数据对方站的通信连接。由此所检测的生物计量数据通过优选的无线通信连接传输给管理或监视装置。

根据一优选的扩展方案，还可以将检测的生命信号通过该通信连接传送给管理或监视装置。

一种特别有利的扩展方案在于，验证装置具有封闭元件，该封闭元件构成为输出触发信号。在将验证装置设置在身体部位上的情况下，该验证装置通过启动或闭锁该封闭元件而力锁定或形状锁定地固定。启动或闭锁还导致了对验证过程的触发。

就能量节省来说，特别有利的是，生物计量特征的检测不是连续执行的。通过触发确定佩戴者已经将验证装置、尤其是传感器定位在待检测的生物计量特征上。此后，生物计量特征被唯一检测并且在唯一识别的情况下初始化与闭锁装置的对应。只要封闭元件被启动或被闭锁，则该生物计量特征不需要被连续检测，由此例如周期性的检测就足以。还可以在直到取下验证装置之前一直保持验证，也就是不需要其它检测。

免于滥用的附加保护通过以下方式达到，验证装置具有可靠性特征。例如，由传感器检测的数据可以被记录并且呈现给分析比较模块以进行分析，以实现对闭锁装置的可滥用的对应。可靠性特征被构成为，使得对验证装置的每次操纵都可被唯一地识别，例如在操纵时不可再建立地破坏该可靠性特征。

在一优选的扩展方案中，所述可靠性特征还可以构成为，使得对验证装置的操纵导致对分析比较模块的破坏，尤其是根据优选扩展破坏存储在存储器中的参考数据。

另一个用于唯一验证佩戴者的特征是，验证装置具有长度测量装置。所述验证装置力锁定或形状锁定地设置在身体部位上方，其中必要时可以包括周长。待包括的长度的测量可以作为另一个特征用于唯一地验证佩戴者。长度测量装置可以通过任何适于确定两个点之间的距离或适于改变该距离并且可以设置在验证装置上或验证装置中的任何装置构成。

例如可以将长度测量装置构成为电阻性作用的测量带，其中长度的变化导致总电阻的变化。

由于通信连接的作用范围限于邻近区域，为了建立该通信连接有多个不同的技术或通信模块可用，例如蓝牙、RFID、IrDA。这些通信技术广泛使用、标准化，并因此大多是成本有利的。而且必要时还可以成本有利地提供必要的附加部件。

特别有利的是，所述通信连接通过使用者的皮肤近场形成。在这种通信连接的情况下，基本上防止通过第三方来影响或操纵，因为该通信连接需要闭锁装置和使用者皮肤之间的物理接触，例如通过包括要保证安全的装置。该物理接触例如可用于只要该装置与使用者接触，则一直对所保证安全的装置去闭锁。这例如在对手持轻武器保证安全的情况下具有以下优点：如果使用者停留在闭锁装置的附近，例如在该武器被第三方偷窃的情况下，保持对该武器的闭锁。

在一优选的扩展方案中，所述通信连接借助皮肤也构成为无接触地传输。在这种情况下，在皮肤上建立起电场，该电场可在例如最大50cm的邻近区域内用作通信连接。由此，使用者在闭锁装置的邻近区域中就足以进行对应。

一种特别有利的扩展方案在于，通信连接的作用范围能被调节，因为这样一来可以唯一确定闭锁装置和验证装置之间的什么距离能够实现这两个装置之间的唯一对应。尤其是，可唯一确定从什么距离开始该对应就会解除。在优选扩展中，例如可以为了建立对应而要求验证装置位于与闭锁装置直接相邻的邻近区域。在建立对应之后，使用者就可以在闭锁装置附近的区域内移动，而不会失去该对应。

例如，还可以进行接近识别，其中验证自动在接近该闭锁装置时执行。

就保证传输的用户码的安全来说，有利的还有，验证装置和闭锁装置具有加密单元和/或解密单元。在根据请求保护的方案的实施方式中，除了必要时其它通信技术的安全方法之外，还通过以下方式保护所传输的数据，例如通过一次性代码或公共密钥系统，使得即使在滥用地记录该通信的情况下，不能推断出或很难推断出该通信的内容。

所传输的用户码在闭锁装置中检查，并根据请求保护的方案，在与识别码一致时建立闭锁装置与验证装置的有时间限制的对应。该根据请求保护的实施方式的优点是，重新自动解除一次性建立的对应，由此在重新访问受到保护的装置时需要重新验证。由此该实施方式有利地保证，解除闭锁的装置不会被无意以及无监管地保持闭锁解除，由此通过第三方进行操纵。如果使用者建立与被保证安全的装置的对应，然后离开该装置，尤其是离开通信连接的作用范围，则该装置在可调节的时间间隔之后自动闭锁，由此防止通过第三方的操纵。

在一优选的扩展方案中，所述闭锁装置被构成为在失去该对应之前指示使用者，由此该使用者例如可以触发新的验证。在另一扩展中，闭锁装置可以构成为借助远程作用装置或通过通信连接向验证装置要求新的验证。

在建立对应的情况下，使用者对已释放的装置进行调节，以及将这些调节与使用者的需求相匹配。为了不会错误地失去这些变化或匹配，有利的是在对应有效的情况下，不能再进行其它验证装置的对应。由此，经过验证的已释放的装置只能由一个使用者同时使用。所对应的使用者因此必须主动取消该对应，以便将该装置释放给其它使用者。

包括安全元件和驱动装置的闭锁装置具有以下优点：在未建立对应的情况下可以构成安全元件的唯一原始状态。优选的，闭锁装置构成为使得在原始状态中所述闭锁装置是不活动的，即该装置被闭锁并由此不能接近或访问，或不能使用该装置。这是特别有利的，因为由此通过有针对性地操纵闭锁装置而禁止滥用。例如由此不能通过中断对已释放的闭锁装置的电能供应滥用地建立持续的不安全的状态。

安全元件优选通过保险螺栓形成，但是可以采用所有构成机械闭锁或固定的安全元件。运行元件例如可以通过调节运行形成，但是在此还可以考虑适于移动安全元件的所有实施方式。

在一扩展方案中，所述闭锁装置通过电子或数据技术的闭锁元件形成，例如通过通知掩模，该通知掩模使得可以在成功验证之后才能访问。

在一优选的扩展方案中，所述闭锁装置的驱动装置构成为在闭锁位置和去闭锁位置之间移动安全元件。可移动的安全元件提供以下重要优点，即该安全元件能够特别好地防止操纵和滥用的操作。尤其是，安全元件可以设置在待保证安全的装置中，使得该安全元件不能从外部达到。在成功执行了验证之后，将安全元件从闭锁位置移动到去闭锁位置，由此释放受保护的装置或允许进入。

在进一步开发轻武器，尤其是手枪的过程中，总是要触发机械点火过程。因此根据一种扩展，闭锁装置通过电子点火器形成，其优点是，该可以实现非常高的点火重复率，因为对点火过程需要不运动或几乎不运动的部件。在明显地提高通过经授权的人员的使用安全度的同时的高点火速度是根据请求保护的该实施方式的特殊优点。有利的是，所述闭锁装置可以明显更为紧凑地实施，因为很多迄今为止所需要的部件都去掉了，这对可靠性来说也是一个特殊的优点。

在一优选的扩展方案中，所述闭锁装置还被构成为使得通过未授权人员的滥用的使用尝试触发保护机构。该保护机构例如可以使得闭锁装置不可利用，或者触发使未授权人员疼痛的反馈，例如电击。

通过以下方式能获得安全性：所述闭锁装置具有状态显示器。对于根据本发明的安全装置的使用者来说，有利的是所述闭锁装置的闭锁状态清楚、快速和唯一地被识别。以手枪为例，根据本发明的实施方式例如通过连续的照明装置形成，该照明装置发射强烈取向的光束。该光束例如可以用作目标辅助，并且在这种情况下当闭锁装置被去激活时才启动。在滥用的使用时，武器例如对准经授权的使用者，由此该使用者基于根据本发明的实施方式可以立即识别闭锁装置是启动还是去激活的，由此采取相应的防御步骤。

附图说明

下面借助附图中所示的实施例详细解释本发明。

附图分别以示意的简化图示出：

图1示出根据本发明的安全装置的结构框图；

图2示出在人体上设置用于检测生物计量数据的传感器的可能位置；

图3中的a)和b)示出验证装置的可能实施方式的正面和背面；

图4中的a)和b)示出验证装置的另一可能实施方式的正面和背面。

具体实施方式

首先要指出：在所描述的不同实施方式中相同的部件具有相同的附图标记或相同的部件标号，其中在整个说明书中包含的公开内容按照含义可以转用于具有相同附图标记或相同部件标号的相同部件。而且在本说明书中所选择的位置说明，如上、下、侧面等等都涉及直接描述以及显示出的附图，这些位置说明在位置变化的情况下按照含义可以转用于新的位置。此外，还可以示出来自用于独立的、创造性的或按照本发明的解决方案的所示出和所描述的不同实施例的单个特征或特征组合。

在具体描述中对数值范围的全部说明应该被理解为这些数值范围也包括其任意和所有的子区域，例如数值范围说明“1至10”应理解为包括从下限1到上限10的全部子区域，即从下限1或更大开始、且在上限10或更小处结束的全部子区域，例如1至1.7，或3.2至8.1，或5.5至10。

图1示出本发明的安全装置1的结构框图。传感器2包括电磁射线源3和量子探测器4，并且设置在身体部位5上。优选地，传感器2设置在身体部位的其中存在多个特征性生物计量数据的部分上。例如在前臂6的区域中，可以检测皮肤表面7的特征性结构和/或特征性静脉结构8。

传感器2和分析比较模块10由电源装置11提供电能，其中必要时也可以具有两个独立的电源装置，以分开向传感器2和分析比较模块10供电。由传感器确定的生物计量数据被传输到分析比较模块10，并由计算单元12分析。比较模块13将经过分析的生物计量数据与存储在存储器15中的生物计量参考数据14进行比较。在一致的情况下根据所存储的特定于个人的数据16产生唯一的、独特的用户码。

验证装置17和闭锁装置18分别具有通信模块19，该通信模块19在必要时还可以具有加密和/或解密模块20。通信模块19被构造为建立验证装置17(尤其是分析比较模块10)和闭锁装置18之间的近距离无线通信连接21。闭锁装置18还具有分析模块22，该分析模块将经由通信连接21传输的无疑义且独特的用户码与分配给闭锁装置的识别码相比较，并且在一致的情况下控制驱动装置23，使得该驱动装置23将安全元件24从闭锁位置移动到去闭锁的位置。

在检测生物计量数据的情况下，尤其是在连续或周期性检测的情况下，传感器2必须尽可能地与身体部位的表面形状匹配，以便能够无疑义地检测皮肤表面结构7或静脉结构8的生物计量数据。按照本发明构成的薄膜传感器的主要优点在于，该薄膜传感器能柔性和弹性可复原地变形，由此可以特别好地与待检测的身体部位部分的表面形状匹配。在一优选扩展方案中，传感器2，尤其是源3和量子探测器4由有机半导体材料形成，由此传感器能够成本特别有利地制造，尤其是能构成所谓的一次性传感器。尤其是就传感器在不利环境条件下、例如在可能出现强烈污染的情况下，特别有利的是，用于检测生物计量数据的传感器在一次性使用之后可以对环境毫无问题地被废弃，并且可以通过新的、成本有利的传感器代替。

根据要检测的生物计量特征，由源3发射具有特定波长的电磁射线。为了检测皮肤表面结构7，在可见光范围、尤其是在650nm到780nm的波长范围内照射皮肤就足以。但是，如果要检测位于皮肤内更深地方的静脉结构8，则必须使用具有更长波长的电磁射线来照射，尤其是在750nm至1.4μm的范围内，因为这样的波长能够穿透到皮肤内更远的地方，并且由此照射位于更深处的静脉结构。量子探测器4优选由多个光敏元件形成，这些光敏元件例如设置成棋盘状，其中各个光敏元件的大小确定最大可达到的分辨率可能性。必要时，还可以由多个发射电磁射线的单个元件形成源3，这些元件可以交替地与探测器元件集成设置。该布置的优点在于，通过分布设置的照射元件达到对待检测部分的均匀照射。源和探测器的其它布置可能性在图3中描述。

为了为传感器2提供电能，电源11优选设置在传感器2上，并且由化学元件形成。但是，在一优选的扩展方案中，该电源11也可以被构造为太阳能电池，尤其被构造为有机太阳能电池。在另一扩展方案中，化学元件例如被构造为一次性使用。其中，化学元件通过启动元件启动，然后在由工艺限制的时间内提供电能。就传感器的一次性使用来说，这种实施方式是特别有利的。

在一扩展方案中，电源11还与分析比较模块10一起被设置在传感器2上，由此按照有利的方式可以形成非常紧凑和高度集成的验证装置17。

在分析比较模块10的存储器15中，优选存储多个生物计量参考数据14。由于基于传感器的不同定位和变化的接触压力而可能略微改变所检测的生物计量数据，有利的是比较模块13提供多个生物计量参考数据14作为比较可能。这些参考数据例如在学习过程中确定，在该过程中传感器2定位在检测部分中并且对于每个稍微改变的位置或稍微改变的压力而提取参考模板。

此外，可以在分析比较模块10，尤其是存储器15中存储特定于个人的数据组16。在检测的生物计量特征与存储的参考数据一致的情况下，根据该特定于个人的数据组产生无疑义的独特的用户标识，尤其是用户码。该用户码被构造为使得一方面可以实现无疑义的验证，另一方面防止对代码的伪造或操纵。由于在验证装置17和闭锁装置18之间存在优选为无线的通信连接21，所传输的用户码可能被第三方记录，然后以滥用为目的用于建立与闭锁装置18的对应。但是，通过该代码的特殊性质保证了可靠地防止第三方进行滥用的对应。

通信连接21优选通过在邻近区域作用的通信连接形成，例如通过诸如蓝牙、IrDA、RFID这样的公知技术。由于无线的通信连接是第三方可以接近的，并且由此可能通过第三方进行伪造或进行干扰影响，所以在必要时可以将传输的数据附加地通过加密和/或解密模块加密，使得即使在对传输的数据进行滥用的记录和分析的情况下也不能推断出所传输的信息的内容。该加密可以通过一次性代码形成，也可以通过所谓的公钥系统形成。

特别优选的是，通信连接21被构造为经由使用者皮肤的近场通信。这种实施方式的优点是，人员必须停留在闭锁装置附近的特定范围内，或者必须接触该闭锁装置。此外，在此特别好地保护以避免第三方影响传输，因为通过适当选择传输参数，可以很好地限制传输的作用范围。

闭锁装置18被构造为在原始状态，也就是在没有对经过验证的使用者的有效分配的情况下，或在失去该分配的情况下，安全元件24位于闭锁的位置上。分析模块22的任务是分析所传输的用户码并且在与识别码相应一致的情况下控制驱动装置23，使得安全元件24进入去闭锁的位置。权限释放或识别码例如可以存储在分析模块22中，并且确定哪些用户码允许建立与闭锁装置的对应。

图2示出用于设置传感器或验证装置的可能位置。设置在前臂6上的优点是，在该部分能检测具有不同结构的高静脉密度以及多个不同的皮肤表面结构。但在该位置存在机械负荷被提高的危险，此外可能出现污物或灰尘的影响。

设置在上臂25上由于预计较小的机械负荷或较小的污染危险而是有利的。

同样，以下设置是有利的，即传感器和/或验证装置设置在人的头部区域中。例如，可以设置在头颈麦克风26或者防护目镜腿27中或上。如果使用者佩戴帽子，例如安全帽或便帽，则存在设置在保持带28上或帽子29内侧的可能性。此外还存在以下可能：传感器或验证装置设置在带子30上，其中该带子例如也作为胸带佩戴。

可能的设置位置的列举不限于所看到的，尤其地，传感器或验证装置可以设置在人体的所有可以检测特征性生物计量数据的部分上。

图3a和3b示出验证装置17的一示例性实施方式。图3a示出传感器2的视图，其中该侧面一般位于皮肤表面上。

在所示实施方式中，验证装置17被构造为带圈的类型，该带圈可以柔性地设置为围绕一身体部位，例如手臂。通过封闭元件31将带圈围绕该身体部位固定。图3a还示出传感器2的一示例性设置，尤其是电磁射线源3和量子探测器4的设置。电磁射线源3和量子探测器4趾状相互交叉地设置，其中射线源3的每个趾分别照射相邻的、由探测器4检测的片段。除了该示例性设置之外，也可以考虑所有其它设置，其中身体部位的皮肤表面的片段被射线源照射，并且由量子探测器拍摄被照射片段的图像。尤其是以下设置是有利的，即其中尽可能均匀地照射被检测的片段，其中通过射线源的该设置导致对探测器范围的尽可能小的影响或限制。

如图3b所示，在第二表面上例如设置电源装置11。必要时还可以设置分析比较模块10，但是，在一优选扩展方案中，该模块也可以保护地设置在带圈中。电源装置11根据一特别优选的扩展方案可以由有机太阳能电池形成。该实施方式的优点是，验证装置17可以实现能量自给自足的运行。有机太阳能电池的重要优点是，有机太阳能电池是柔性的，并且因此可以在施加带圈的情况下可以非常好地与身体部位的表面形状匹配。有机太阳能电池、尤其是由有机半导体材料制成的所有部件都具有另一优点，即这些部件的废物排放比由无机半导体材料制成的装置或部件具有更少的问题。

在一扩展方案中，传感器和分析比较模块、尤其是它们的各个元件也可以彼此分离地设置。例如可以考虑将分析比较模块设置在装备对象上或中，所检测的生物计量数据通过通信装置、优选通过无线通信装置从传感器传输到分析比较模块。在传感器遭损坏或污染的情况下，该传感器可以简单和不复杂地换成新的传感器。还可以考虑以下实施方式，即存储生物计量参考数据的存储器与分析比较模块能耦合地连接。该实施方式同样具有以下优点：在验证装置出现故障的情况下，存储器与存储的参考数据去耦合并且用于新的验证装置。由此可以更快和不复杂地更换有故障的验证装置，而不必重新学习生物计量参考数据。

图4a和4b示出验证装置17的另一示例性实施方式。图4a还示出传感器2的视图，其中该侧面通常施加在皮肤表面上。验证装置17被构造为包围一身体部位的带圈，并且通过连接封闭元件31的两个部分31’、31”而力锁定或形状锁定地固定在该身体部位上。

封闭元件31在此被构造为使得通过封闭或啮合封闭元件31的两个部分31’、31”而触发所谓的触发器。通过该触发器启动验证过程并检测生物计量特征。在确定与存储器15中存储的参考值一致之后，建立与闭锁装置的对应，然后连续和/或间歇地传输独特的用户码。只要封闭元件31封闭或者保持啮合，则不需要进一步检测生物计量特征。在松开封闭元件的情况下，又触发触发器，该触发器例如可用于取消与闭锁装置的对应。触发触发器的装置例如可以由既保持接触地工作由无接触地工作的任何类型的开关或脉冲发生器形成。

由于检测和分析生物计量特征需要电能，但电能只限于给紧凑的验证装置提供，因此根据该实施方式节省了大量的电能，由此明显延长了验证装置的运行持续时间。

为了防止闭锁或封闭并成功验证的验证装置17被滥用，例如通过在维持封闭元件31的封闭或啮合的情况下分离该装置，可以在验证装置17中设置可靠性特征32。该可靠性特征32被构造为使得防止对验证装置17的滥用或操纵，或者能清楚地识别该滥用或操纵。尤其地，在识别到操纵的情况下解除与闭锁装置的成功对应。一优选的实施方式是，可靠性特征还可以触发触发信号。

由于在分析比较模块10的存储器15中还存储说明滥用范围的参考数据14，所以在一扩展方案中可靠性特征32可以被构造为使得操纵尝试导致对参考数据的不可恢复的破坏。

验证装置设置于上的身体部位的周长同样可以被考虑作为特征性的特征。封闭元件31例如具有长度测量装置33，其在封闭元件31封闭的情况下确定所包围的周长。如果该周长与所存储的周长一致，则对很小的安全级别来说这可以就足以认为是验证。但是，例如该一致也可以用作触发器，并触发生物计量验证过程。长度测量装置33例如可以由机械可影响的、可变的电阻形成，但是还可以使用光学的距离检测装置。本领域技术人员已知用于确定长度的多种紧凑装置或方法。

定位装置34使得可以通过控制或监视台确定验证装置17的位置和/或使得验证装置可以自动确定在该部分内的位置。优选地，定位装置34无线地构造，例如通过GPS或d-GPS。

通过网络通信模块35，优选通过无线的通信模块，验证装置17例如可以与控制和/或监视台交换数据。根据一优选的扩展方案，传感器2被构造用于检测生命信号，其中所检测的生命信号通过网络通信模块35的通信连接传输到控制和/或监视站。由此，控制和/或监视站能够随时监视佩戴者的健康状态。尤其可以保证验证只由具有生命体征的人进行。

这些实施例示出了安全装置的可能实施变性方式，其中在此要注意，本发明不限于这些具体示出的实施变形方式，而是也可以存在各个实施变形方式的各种组合，这些变形可能方式基于通过具体发明对技术处理的教导而在本领域技术人员的能力范围内。通过所示出和所描述的实施变形方式的各个细节的组合而可以实现的全部可想到的实施变形方式也在保护范围内。

最后为符合规定起见，要指出为了更好的理解安全装置的结构，该安全装置或其部件部分地未按照比例和/或放大和/或缩小地示出。

独立的创造性的解决方案所基于的任务可以通过本说明书确定。

首先，在图1至图4中示出的各个实施方式形成独立的本发明解决方案的主题。涉及于此的本发明的任务和解决方案可以从附图的细节描述中确定。

附图标记

1安全装置

2传感器

3电磁射线源

4用于电磁射线的探测器

5身体部位

6前臂

7皮肤表面结构

8静脉结构

10分析比较模块

11电源装置

12计算单元

13比较模块

14生物计量参考数据

15存储器

16特定于个人的数据组

17验证装置

18闭锁装置

19通信模块

20加密和/或解密模块

21通信连接

22分析模块

23驱动装置

24安全元件

25上臂

26头颈麦克风

27防护目镜

28保持带

29帽子/安全帽

30支承带

31封闭装置

32可靠性特征

33长度测量装置

34定位装置

35网络通信模块

36脚关节

Claims (41)

1.一种安全装置(1)，该安全装置至少包括验证装置(17)和闭锁装置(18)，其中该验证装置(17)至少包括传感器(2)和分析比较模块(10)，在闭锁装置(18)和验证装置(17)之间存在通信连接(21)，其特征在于，传感器(2)被构造为用于检测皮肤以及皮肤下组织层的生物计量数据和/或频谱特性的薄膜传感器，通信连接(21)被构造为安全地无线传输由验证装置(17)确定的独特的用户码，并且通信连接(21)的作用范围限于邻近区域，尤其是小于50cm，并且闭锁装置(18)在该用户码与分配给该闭锁装置的识别码一致时被去激活。

2.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)由包括有机半导体材料、无机半导体材料、纳米微粒的组中至少一种材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的安全装置，其特征在于，所检测的生物计量数据由包括静脉结构、皮肤表面结构、组织结构的组形成。

4.根据权利要求1至3之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)包括至少一个源(3)和至少一个量子探测器(4)。

5.根据权利要求4所述的安全装置，其特征在于，所述源(3)被构造为输出波长在350nm至780nm范围内的电磁射线。

6.根据权利要求4或5所述的安全装置，其特征在于，所述源(3)被构造为输出波长在750nm至1.4μm范围内的电磁射线。

7.根据权利要求1至6之一所述的安全装置，其特征在于，所述量子探测器(4)被构造为多个光敏元件的装置。

8.根据权利要求7所述的安全装置，其特征在于，所述量子探测器(4)由包括有机或无机光电二极管、有机或无机光电晶体管、光敏电阻的组形成。

9.根据权利要求1至8之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)被构造为薄膜，尤其是粘合薄膜。

10.根据权利要求1至9之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)被集成到包括表带、帽子、头巾、头颈麦克风、眼镜、胸带(26，28，29，30)的组中一装置中，或设置在这一装置上。

11.根据权利要求1至10之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)包括电源装置(11)。

12.根据权利要求11所述的安全装置，其特征在于，所述电源装置(11)由电化学元件，尤其是电池或蓄电池形成，和/或由电容式能量存储器形成。

13.根据权利要求11或12所述的安全装置，其特征在于，所述电源装置(11)由太阳能电池、尤其是有机太阳能电池形成。

14.根据权利要求1至13之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)设置在手的区域内或前臂(6)朝向手的部位的区域内。

15.根据权利要求1至14之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器设置在脚关节(36)的区域中。

16.根据权利要求1至15之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)能够弹性可复原地变形。

17.根据权利要求1至16之一所述的安全装置，其特征在于，所述传感器(2)被构造用于检测生命信号。

18.根据权利要求1至17之一所述的安全装置，其特征在于，所述分析比较模块(10)和传感器(2)集成地设置。

19.根据权利要求1至18之一所述的安全装置，其特征在于，所述分析比较模块(10)包括存储器(15)。

20.根据权利要求19所述的安全装置，其特征在于，在所述存储器(15)中存储生物计量参考数据。

21.根据权利要求1至20之一所述的安全装置，其特征在于，所述分析比较模块(10)连续和/或间歇地检测皮肤的生物计量数据。

22.根据权利要求1至21之一所述的安全装置，其特征在于，所述分析比较模块(10)包括计算单元(12)。

23.根据权利要求1至22之一所述的安全装置，其特征在于，所述计算单元(12)被构造用于分析由传感器(2)检测的生物计量数据。

24.根据权利要求1至23之一所述的安全装置，其特征在于，所述计算单元(12)被构造用于将分析的生物计量数据与存储器(15)中存储的参考值(14)相比较。

25.根据权利要求1至24之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)被构造用于连续和/或间歇地输出独特的用户码。

26.根据权利要求1至25之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有节能工作状态，在该状态下能量消耗小于500μW。

27.根据权利要求1至26之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有无线的定位系统(34)。

28.根据权利要求1至27之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有网络通信模块(35)。

29.根据权利要求1至28之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有封闭元件(31)，该封闭元件被构造用于输出触发信号。

30.根据权利要求1至29之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有可靠性特征(32)。

31.根据权利要求1至30之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)具有长度测量装置(33)。

32.根据权利要求1至31之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)和闭锁装置(18)具有通信模块(19)，该通信模块被构造用于建立所述通信连接(21)，并通过包括蓝牙、RFID、IrDA的组中一种技术形成。

33.根据权利要求1至32之一所述的安全装置，其特征在于，所述通信连接(21)通过使用者的皮肤近场形成。

34.根据权利要求1至33之一所述的安全装置，其特征在于，所述通信连接(21)的作用范围能被调节。

35.根据权利要求1至34之一所述的安全装置，其特征在于，所述验证装置(17)和闭锁装置(18)具有加密单元和/或解密单元(20)。

36.根据权利要求1至35之一所述的安全装置，其特征在于，所述闭锁装置(18)被构造用于建立与验证装置(17)的有时间限制的数据技术对应。

37.根据权利要求1至36之一所述的安全装置，其特征在于，为一个闭锁装置(18)只分配恰好一个验证装置(17)。

38.根据权利要求1至37之一所述的安全装置，其特征在于，所述闭锁装置(17)包括安全元件(24)以及驱动装置(23)，所述安全元件(24)尤其是保险螺栓。

39.根据权利要求1至38之一所述的安全装置，其特征在于，所述驱动装置(23)被构造用于在闭锁位置和去闭锁位置之间移动所述安全元件(24)。

40.根据权利要求1至39之一所述的安全装置，其特征在于，所述闭锁装置(17)由电子点火器形成。

41.根据权利要求1至39之一所述的安全装置，其特征在于，所述闭锁装置具有状态显示器。

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