JP2002525134A - 音響エネルギーを使用する誘導電流の生成および感知 - Google Patents
音響エネルギーを使用する誘導電流の生成および感知Info
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Abstract
Description
まれる、「固有の内部的識別特徴を使用する生体測定認識のための方法およびシ
ステム」と題する米国特許出願第08/974,281号。 本出願と同日に出願され参照により本文書に組み込まれる、「共振音響および
/または音響−EMエネルギーを使用する無機、有機または生物学的構造の検知、
識別、増大および/または毀損」と題する米国仮特許出願第_____号、弁理
士整理番号第BLB:106PRV号。
知に関するものである。さらに詳しく言うと、本発明は、ある生体の電気特性お
よび(または)磁気特性がこの生体を認識するために使用される生体測定認識に
関するものである。
タに基づくセキュリティ方法は、今日のビジネス界、産業界および官公庁におい
て広く使用されている。電子取引きおよび確認の増大に伴い、カードの紛失また
は盗難および識別番号またはパスワードの忘却、共有または盗み見も増大してい
る。磁気カードは詐欺または窃盗に対してはほとんどセキュリティを持たないの
で、指紋、虹彩色素パターンおよび網膜プリントなど固有の外部的に検知可能な
個人の身体的解剖学的特徴または書体および音声パターンなど外部的行動特徴に
基づくもっと安全な自動認識の方法を開発する方向に向かう傾向がある。生体測
定(biometric)として知られるこの種の技法は、個人に固有の特徴により人を識
別することによって認識システムの信頼性を増大するのに効果がある。代表的な
技法としては、人の外部的皮膚パターンに着目した指紋認識、人の手の形および
寸法に重点を置くハンド・ジオメトリ、虹彩における人の固有の血管配列を定義
する虹彩スキャニング、個人の独特の音波を区別する音声確認、および署名確認
がある。
理的アクセス、あるいは軍、情報部およびその他保安上重要な連邦組織が使用す
る微妙な情報を含んでいるコンピュータ・システムへのアクセスが含まれるが、
これに限定されない。また、自宅拘禁、仮釈放プログラムおよび拘置所または刑
務所への物理的接近を含む法執行上の応用がある。また、アクセスのために自動
指紋識別システム(AFIS)に依存する政府後援のエンタイトルメント・プログラ
ムは、重複受給または受給者死亡後の継続受給を減少することにより社会福祉事
業における詐欺を抑止するために重要である。
整合を求めてデータベースを検索することにより登録された母集団全体からある
人物を認識する。システムは、また「確認モード」で使用することもでき、この
場合、生体測定システムはある人物が主張するアイデンティティを以前に登録さ
れたこの人物の生体測定データのパターンから認証する。多くの生体測定の用途
において、識別モードあるいは確認モードにおける不正確さを許容する余地は殆
んどない。
別特徴例えば指紋、虹彩パターン、手の形状および血管パターンしか使用しない
ので、限定されている。これまでのところ、最も広く使用されている方法は、指
紋鑑定であるが、スキャンされる指紋の汚れ、水分および油脂のために生じる不
正確な消極的識別を含めていくつかの問題が生じている。さらに、外傷または隆
線構造の摩滅のため指紋の隆線パターンの細部が不十分な者がいる。さらに、個
人情報へのアクセス可能性がどんどん増しているので人によっては指紋を記憶さ
せたがらない。
る。これらの方法は多くの銀行システムで導入されつつあるが、異論が無いわけ
ではない。電磁放射を目に当てると有害で未確認のリスクがあるかもしれないと
言う健康上の懸念がある。 現在の生体測定システムのもう1つの制約は、外部的な身体的特徴は撮影、コ
ピーまたは改変が比較的容易であることである。外部特徴をこのように容易にコ
ピーできるため、指紋、アイ・スキャンおよびその他の生体測定パターンは無権
限で複製されやすい。カメラ、ビデオ、レーザーおよび合成ポリマーの進歩に伴
い、特定の個人の必須の固有の身体的パターンおよび特徴を持つ人体部位を再生
するために利用できる技術が存在する。立ち入りのために固有の皮膚または身体
のパターンを提示して確認を受ける必要のある高度なセキュリティ・システムに
おいては、偽造モデルを生成することにより、詐称者によるセキュリティ対象の
施設への無権限の立ち入りを可能にするかもしれない。これらの機能が進歩し拡
大するにつれて、識別のために提示される身体部位が模造再生であるかまたは権
限を有する者の切断されたまたは生命のない身体部位であるかどうかを確認する
必要性が大きくなる。
ど個人の固有の外的特徴を血液中の酸素レベルなど非固有特徴と相関的に確認す
ることにより、認証を求める者が実際に存在するか否かを決定できると示唆して
いる。この方法は、効果的かもしれないが、それでも個人の確認のために外的特
徴に依存する。また、機器は、アイデンティティを確認する前にチェックすべき
変数をより多く導入する二重操作を持ち、複雑化する。
ナは、少なくともこれがスキャンする指紋の大きさがなければならない。その他
の制約としては、システムによっては成形可能性および柔軟性に欠ける点があり
、これが柔軟で動く物への組み込みを阻む。最後に、現在の生体測定法における
複雑なスキャニング・システムは高価であり、このコストの高さが、あらゆる種
類のカギなし立ち入りの用途にこのシステムが幅広く使用されることを阻んでい
る。
るもっとコンパクトで、成形可能で、柔軟で、経済的でかつ信頼できる自動生体
測定認識方法およびシステムが必要とされる。これにより、汚れ、油脂、水分ま
たは外部表面の劣化により識別不能な指紋、アイ・スキャニングに伴う潜在的危
険、外部的特徴に依存するコスト高な機器および識別のために使用される固有の
外部的特徴の人工的再生によりシステムを欺く可能性に関する懸念が排除される
だろう。
である。この装置は生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するための
感知メカニズムを備える。この装置は、生体を認識するためのメカニズムを備え
る。認識メカニズムは感知メカニズムと通信する。
である。この方法は、生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するステ
ップを含む。その後、この特性からこの生体を認識するステップがある。 本発明は、個々の生体のアイデンティティを認識するための装置に関するもの
である。この装置は、生体の属性を識別するために 2.0センチ平方未満の接触面
積を持つ感知メカニズムを備える。感知メカニズムはこの属性に対応する信号を
生成する。この装置は属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。感知
メカニズムは認識メカニズムと通信するので、認識メカニズムは感知メカニズム
から信号を受け取る。
である。この装置は、生体の属性を識別するために 0.2センチ未満の厚みを持つ
感知メカニズムを備える。感知メカニズムはこの属性に対応する信号を生成する
。この装置は属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。感知メカニズ
ムは認識メカニズムと通信するので、認識メカニズムは感知メカニズムから信号
を受け取る。
である。この装置は生体の属性を感知するための感知メカニズムを備える。感知
メカニズムはこの属性に対応する信号を生成する。この装置は、10億分の1より
高い精度で属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。 本発明は、個々の生体のアイデンティティを認識するための装置に関するもの
である。この装置は、非平面状の表面を持つ形状に成形可能な感知メカニズムを
備える。感知メカニズムは生体の属性を感知し、この属性に対応する信号を生成
する。この装置は、属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。認識メ
カニズムは感知メカニズムと通信する。望ましい実施態様においては、電極は凹
面、平面、凸面またはその組み合わせとすることができ、多数の装置の形に成形
するのに適する。電極は対象者の皮膚に接触するだけでよい。
電気/磁気特性を持つ。 I.上記の特性はこの特性を測定するどのようなメカニズムを使っても測定する
ことができる。 A. 特性は、DC、AC、電場、磁場および/または電磁場を使用するあらゆるメ
カニズムを使って測定することができる。
とにより測定することができる: 1. エネルギーの流れの一部として 2. エネルギーの流れを遮断して 3. 自身のエネルギーの流れを生成することによりエネルギー場に反応して −特性は誘導電流を使って測定することができる。
きる。複数の区分を相互に比較することができる。すなわち左手の測定区分を右
手の測定区分と比較することができる。 E. 特性は、1つまたはそれ以上の周波数を使って測定することができる。 F. 特性は、1つまたはそれ以上の波形を使って測定することができる。
ができる。 H. 特性は、独特のセンサを使って測定することができる: 1. サイズ 2. 柔軟性 3. 成形可能性 I. 特性は、10億分の1以上の精度で測定することができる。 II. 個々の生体は、その電気/磁気特性により認識することができる。I.にお
いて説明されるメカニズムはいずれもこのために使用できる。絶対測定値は日に
より多少変化するが、測定の相対比は生体測定パターンを導くのに充分な不変性
を保つ。 III. 生体の診断的特徴は、その電気/磁気特性により検知することができる。
加えられるエネルギーに対してエネルギーの流れの一部としておよびエネルギー
の流れを遮断して生体の位置を定めることについては、先行技術において説明さ
れている。誘導電流など自身のエネルギーの流れを生成することによりエネルギ
ー場に反応する生体については説明されていない。下記のような診断的特徴を判
定するために誘導電流を使って生体の電気特性/磁気特性を測定することができ
る: A. 骨の損傷の有無 B. 腫瘍の有無 C. 毒素の有無 D. 代謝産物のレベル 本発明は、個々の生体の電気特性および(または)磁気特性を識別するための
装置に関するものである。この装置は、電気特性および(または)磁気特性を感
知するための感知メカニズムを備える。この装置は、個々の生体に対応する少な
くとも四次元を有するマトリクスを構成するためのメカニズムを備える。
ある。この方法は、生体に電流を誘導するステップを含む。その後生体の中に誘
導された電流を検知するステップがある。 本発明は、個々の生体における誘導電流を感知するための装置に関するもので
ある。この装置は、生体に電流を誘導するためのメカニズムを備える。この装置
は、生体に誘導された電流を検知するためのメカニズムを備える。
流を誘導するためのメカニズムを備える。この装置は、骨折または骨のひびを検
知するためのメカニズムを備える。 本発明は、骨を診断するための方法に関するものである。この方法は、骨に電
流を誘導するステップを含む。その後、骨における誘導電流を検知するステップ
がある。次に、骨折または骨のひびを検知するステップがある。
装置に関するものである。この装置は、生体に電気エネルギーおよび(または)
磁気エネルギーを伝送するためのメカニズムを備える。この装置は、電気エネル
ギーおよび(または)磁気エネルギーが生体を流れた後このエネルギーを受け取
るためのメカニズムを備える。
は、個人の非可視的属性を感知するステップを含む。その後、この個人を認識す
るステップがある。次に、この個人がコンピュータにアクセスするステップがあ
る。 本発明は、第一のロケーションにいる個人と第二のロケーションとの間で安全
な通信を行うための方法に関するものである。この方法は、個人の非可視的属性
を感知するステップを含む。その後、この個人を認識するステップがある。次に
、この個人が第二のロケーションと通信できるようにするステップがある。
良く理解できる。それぞれの図面の同様の対応する部品には同様の番号が使用さ
れている。 本発明について最良の方法で説明する前に、電気特性および磁気特性について
一般的に説明すれば、本発明をより良く理解するのに役立つだろう。本文書にお
いて「場」という言葉は、波、流れ(current)、流束(flux)、抵抗、ポテンシ
ャル、放射または参照により本文書に組み込まれるマクスウェル方程式から得ら
れるまたは導かれるものを含めたあらゆる物理的現象をふくむが、これらに限定
されない。
脂肪組織を含む組織の組成を含めて多数のファクターに依存する。体重の調整お
よび体液および電解組成の変化により導電率およびその他の電気測定値は日々変
動するかも知れないが、各生体の全身的身体的特徴故に、変化は分析対象の様々
な身体区分を通じてほぼ一貫する。例えば、臨床的インピーダンス測定に関して
、生理学的変動による患者のインピーダンス変動は、健常者の変動性より小さい
ことは周知である。参照により本文書に組み込まれる「電磁場の生物学的効果に
関するCRCハンドブック(CRC Handbook of Biological Effects of Electromagn
etic Fields)」一般的におよび特にページ8、9および76を参照のこと。
るとき、接触法によりエネルギーが与えられるか非接触法により与えられるかを
問わず、測定対象の身体区分のインピーダンス、抵抗、リアクタンス、位相角、
電流または電圧差など様々な測定値を利用することができる。例えば、インピー
ダンスは、2つの成分、すなわち電流の流れに対する組織の抵抗、および膜、組
織界面およびその他のバイオキャパシタンス組織のキャパシタンス効果による電
流に対する付加的対立であるリアクタンス、の関数である。
ど身体組成の関係はダイナミックであり変動が生じるという仮定に依存している
。組織内の体液が増加すると、液体積が増すために測定される区分の導電ポテン
シャルが増すので、バイオインピーダンス信号の値が減少する。区分における液
体積の増加はバイオインピーダンス値を減少させる。区分における体液の減少は
導電ポテンシャルを減少するのでバイオインピーダンス値を増大する。しかし、
本発明の作動に関して、日々の変動は全身的に一貫しており、ある身体部位の様
々な区分から得られるインピーダンス値の間の全体的な比は一定のままであるこ
とが知られている。
表面接触電極を通じて被験者の身体部位に直接与えられる電流を利用する望まし
い実施態様について説明している。生体測定認識システム10は、定量電流の形で
入力電気信号をある身体区分組織に与え、その結果の電圧を測定することにより
、この身体区分の電気特性および(または)磁気特性を測定する装置である。R=
V/Iなので、測定される電圧は相対抵抗または計算抵抗を導く。電圧または抵抗
パターンは個人に固有である。
試験区分の生体電気特徴を決定することも、想定している。 説明のために、下に説明される本発明の接触システムは定量交流源を使用して
いるが、電源のために内部バッテリーを取り入れる必要のある一部の装置には特
に直流を使用することができる。接触システムに直流が使用される場合、直流を
交流に変換するために発振器を使用することができる。システム10は、図1およ
び3に示される手など被験者のある身体部位に配置される励起電極14、16に接続
される電流発生器12を備える。システム10は、さらに、受信電極18および20に接
続されこれから出力電圧信号を受け取るアナライザ22を備える。アナライザ22は
、電流発生器12から流れる電流に反応して電極18と20の間の電流の流れによって
電極間に生じる電圧出力信号を受け取る。電流発生器は、定量電流を生成するた
めの電流源を備える。本発明の識別システムは、連続定量電流または周期的定量
電流を利用することができる。周期的信号としては、正弦波、方形波、ランプ波
および鋸波が含まれる。一般的に言って定電流の大きさは、約1マイクロアンプ
から4ミリアンプまでの範囲である。一般には、信号周波数は、電気を感じやす
い人にとって受容できる危険基準内の周波数範囲である約40Hzから約400MHzまで
であろう。本発明は、上記の範囲内の単一の予め決められた周波数または複数の
可変的な周波数を利用できる。組織の電気特性および(または)磁気特性を正確
に測定できる限りは、本発明において上に記述される周波数以外の周波数も使用
できることに留意しなければならない。40Hz未満の周波数を使用する際の短所と
しては、測定が1秒の何分の1か長くかかる可能性があることである。これは、
生体測定パターンを得るために必要な時間全体を長くする可能性がある。
成のために身体区分において異なる影響を持ち、キャパシタンスおよびインダク
タンスの変化を伴う。試験モード中複数の周波数を使用する場合、出力信号は、
テスト対象の個人について予想される独特の生体測定パターンを示す。同じこと
が、付加的例として単一周波数の波形、角周波数、キャパシタンスおよびインダ
クタンスにも言える。
生器を制御するために周期的出力信号を生成することができるコントローラ24に
接続することができる。周期的定電流を使用するバイオインピーダンス測定シス
テムは、先行技術において周知であり、米国特許第 5,503,157号において説明さ
れている。前記特許の開示は、参照により本文書に組み込まれる。
よび16に送信される。例示のために、図1は、電極のうち2つが電流を流入する
ために能動的であり2つの電極がその結果の信号を検知するために受動的である
、四極電極配置を示している。電極の配置のために最小限の面積しか持たないシ
ステムにおいては特に、本発明において二極構成すなわち2つの電極を利用でき
ると考えられる。
励起電極16は親指の掌側先端に配置することができる。手の少なくとも5つの異
なる区分がテストされるように、残りの4本の指で電圧降下を示すために同様の
対の電極を相互に充分な距離を置いて配置することができる。その他の電極構成
もこの方法で使用できるので、これは単なる例である。
するために、電極の四極構成のほうが好ましい。外部抵抗は、皮膚の水分による
ものなどある種の固有の変化に伴い大幅に変化する場合がある。それ自体は、四
極システムを使用することにより改善することができる。四極電極システムは、
電極の分極および電極と測定対象の身体部位の間の接触抵抗効果の両方を排除す
る点で、他の電極システムより優れている。接触抵抗は、対象の移動により可変
的であり、身体の電気パラメータの測定を妨害する運動アーチファクトを作り出
す。1対の電極を通じて電流を対象に与えて、別の1対の電極を通じて電圧差を
測定することにより、接触抵抗および固有の電圧降下が電圧測定から排除される
。エネルギーが通る経路は、基準パターンを得るために通る経路に近似しなけれ
ばならないことを除いて、重要ではない。
ために2つの電極で行うことができることが分かるはずである。しかし、前に述
べたとおり、二極構成では、測定される電圧は内部インピーダンスおよび境界接
触インピーダンスの両方を含む電流経路に沿った電圧降下である。接触インピー
ダンスによる電圧降下は、内部インピーダンスによる電圧降下に比べて大きい可
能性がある。二電極システムを使用する場合のこの問題を解決するために、複合
電極を使用することができる。複合電極は、電流を流入するための外側電極およ
び電圧を測定するための内側電流を合体する単一の電極である。例えば、適切な
複合電極は、1993年にPing Huaにより開示されており(Electrical Impedance T
omography,IEEE Trans.Biomed. Eng.,Jan.40(1)29-34)、その全体が参照により
本文書に組み込まれる。同じ電極からの送信および受信が同時に生じないように
切り換えを使用できるので、四極または複合電極は必須ではない。
詳しく説明しない。一般に、電気信号を伝える技術上既知のどのようなタイプの
電極でも、本発明に使用できる。特に有用なのは、ポリアセチレン、ポリピロー
ル、ポリ-3,4-エチレン・ジオキシチオフェン、導電性粘着ポリマー、半導体ポ
リマー、導電性シリコン・ラバーおよび導電性ラバーを含む合成導電性ポリマー
であり、上記の全てを、図7−10に示される生体測定認識システムへの導電性挿
入物を製造するために使用できる。
なる。このユニットは、導電電極が指、親指および掌の付け根と接触するために
ホルダの平らな表面に取り付けられるように構成することができる。ユニット11
は、発明者が想定する1つの実施態様に過ぎないことが分かるはずである。 個人を認識するために使用される生体電気測定はこの対象者に電流を与えるこ
とまたはこの対象者において電流が発生することを含むので、安全性の問題が生
じる。本発明の生体測定システムは、さらに信号源発生器と接触電極の間に変圧
器を使用することができるので、潜在的な電気の危険からこの個人を隔離する。
定電流に関連し要求される周波数を伝送するが 300サイクルできれば60サイクル
以上の電流電圧を伝達しない変圧器が、本システムに使用することができる。
を生じる。電圧の振幅は、組織および構造の差によって生じる身体区分の導電率
の変化により変調する。この実施態様において励起電極の間に配置される受信電
極18および20は、流入される電流が測定対象の身体区分を通ることによって生じ
る電圧差を測定するために使用される。受信電極は、一般的に言って、励起電極
に使用されるものと同じタイプである。身体区分のインピーダンスに比例する電
圧信号がこの身体区分内で生成され、電極18および20の間で測定される電圧差は
、定量交流に反応して生じる交流電圧である。電圧ディテクタ28は、電圧計、ポ
テンシオメータなど電子回路の設計者に周知のどのようなタイプのものでもよい
。
交流との間の位相関係を検知するタイプとすることができる。従って、インピー
ダンスの抵抗成分と反応成分を測定することができる。このタイプのディテクタ
は、電気設計者には周知であり、しばしば同期ディテクタと呼ばれる。同期ディ
テクタを利用するインピーダンス測定システムについては、米国特許第3,871,35
9号および5,063,937号において説明されており、その内容は、参照により本文書
に組み込まれる。
受信電極18および20から受け取る信号と電圧ディテクタの間に増幅器26を接続す
ることができる。本発明において有利に使用できる増幅器は、電子回路技術にお
いて周知の広く知られまた広く使用されている。本発明に使用するのに適する増
幅器は、ミリボルト未満の信号を捕らえて、これを数ボルトに増幅し、形状また
は周波数を大きく変えずに大きな電圧利得を生じて、正確な測定値を示すもので
ある。
とが想定されている。そのようなものとして差動増幅器はバックグラウンド雑音
を取り除くために本発明に使用できる。差動増幅器が使用される場合、共通接地
として使用するために別の電極をバイオインピーダンス・システムに追加する必
要がある。
、デジタル信号をマイクロプロセッサ32に送ることができる。マイクロプロセッ
サは、インピーダンスまたは身体区分のその他の生体電気特性を自動的に瞬時に
計算することができる。汎用コンピュータまたは電圧入力情報に関して各種の数
学的演算を行うことができるコンピュータが、本発明に使用できる。
ピーダンス値をその後第二の身体区分から検知されるインピーダンス値で割って
、比較比を計算することである。代表的バイオインピーダンス測定パターンの計
算について、図3を参照することにより例示する。5つの異なる区分A、B、C、D
およびEの各々における電圧差を検知し、その後検知される1つの信号をその後
検知される値で割ることにより比較比を算定する。例として、A/A、B/A、C/A、D
/AおよびE/Aを計算すると、その結果得られる値は予め決められた周波数に関し
その部位の4つの比較比を示す。これにより、例えば各指の親指に対する比が得
られる。次に、別の日に測定を行う場合、絶対測定値は変動しても、比率は同じ
である(0−6%の範囲まで)。周波数が変えられる場合、別の比較比のセットを
同じ身体部位について決定できる。使われる周波数が多ければ、それだけ特有の
代表的バイオインピーダンス測定パターンとして使用できる比較比のセットは大
きくなる。図4は、系列1(親指)が10に設定されている上記の比較比のセットを
示している。測定された周波数はHzの単位で以下のとおりである(水平軸1−15
): 10 20 50 100 200 500 1,000 2,000 5,000 10,000 20,000 50,000 100,000 200,000 500,000 周波数#10(10,000Hz)は親指のインピーダンス共振点であるのに対し、その
他の指の共振点は約50,000Hzである。
験者のチャートである。図6a−6fは、同じ周波数のときの複数の被験者のインピ
ーダンス対指を示す被験者のチャートである。 想定されるもう1つの演算は、複数の周波数について各区分のインピーダンス
値または他の生体電気特性および(または)磁気特性を計算することである。多周
波数の範囲についてプロットされるこれらの値の結果は、各身体区分について特
有の曲線の形で代表的生物電気測定パターンを示す。例えば、図4は、ある範囲
の多周波数について図3の区分A−Eに関するプロットを示す。
可能誤差範囲内で整合が決定される。 比較の結果は、ディスプレイ・ユニット34に表示される。これは、マイクロプ
ロセッサのデジタル表示コンポーネントとすることができる。 本発明は、平らなハンド・ディテクタを使って説明されているが、説明された
システムおよびその要素の他の実施態様が、特定の安全システムにアクセスする
ためまたはこれを起動するために他の装置に使用することができることが分かる
はずである。例えば、図7、8、9および10は、個人の特有の導電率値を利用す
る生体測定認識のために想定される構成および使用法のうちほんの一部を示して
いる。
コンピュータ・キーボードを示している。ユーザーの生物電気パターンが権限を
有する個人のそれと整合する場合、コンピュータは起動され、ユーザーはログオ
ンを許可される。 図8は、安全システムへのアクセスに関する、マイクロプロセッサのマウスを
使用する別の実施態様を示している。このシステムは、権限を有するユーザーを
識別して、他の者がシステムにアクセスするのを防ぐ。
のシステムを示す。無権限の者が武器を発砲しようとすると、システムはこの者
を認識しないので、発射メカニズムの作動を防ぐ。 図10は、個人の生体測定特徴パターンを示すだけの単純な認識システムを示す
。測定電極は腕時計バンド内に含まれ、個人の手首で導電率および(または)そ
の他の電気特性値が測定される。補助的受信システムは腕時計から送られるパタ
ーンを認識して、ユーザーのアイデンティティを確認する。特有のパターンを送
るこの腕時計は、電子ドアロックを開けるために使用することができ、キーパッ
ドまたは遠隔操作ユニットの代わりとなる。図11は、本発明の方法のフロー・チ
ャートである。
認識するための装置100に関するものである。装置100は、生体の電気特性および
(または)磁気特性を感知するための感知メカニズム101を備える。装置100は、
生体を認識するためのメカニズム102を備える。認識メカニズム102は感知メカニ
ズム101と通信する。
記憶するマイクロプロセッサ103を含むことが望ましい。感知メカニズム101は、
生体の中に電場および(または)磁場を生成するためのメカニズム104および電
場および(または)磁場を受信するためのメカニズム105を含むことが望ましい
。生成メカニズムは、周波数発生器106および周波数発生器106に接続される電場
トランスミッタ107および(または)磁場トランスミッタ107を含み、受信メカニ
ズム105は、電場トランスミッタ107または磁場トランスミッタに隣接して配置さ
れかつ個々の生体のある部分が個々の生体の電気特性または磁気特性を感知する
ために置かれる電場または磁場を有するテストゾーン110 を形成する電場レシー
バ108 および(または)磁場レシーバと、電場レシーバまたは磁場レシーバ108
およびマイクロプロセッサ103 に接続されるディテクタ111 とを含むことが望ま
しい。ディテクタ・メカニズムは、レシーバが受信するテストゾーンに広がる電
場、磁場または音場の位相または振幅または周波数または波形を測定することが
望ましい。装置100は、ハウジング112を含むことができ、トランスミッタおよび
レシーバをハウジングの中に配置することができる。参照により本文書に組み込
まれる米国特許第4,602,639も参照のこと。
または)磁場トランスミッタに接続される。磁場および電場の設計について詳し
くは、参照により本文書に組み込まれるErik V. Bohn著「電磁場および電磁波入
門」(Addison-Wesley出版社、1968年)を参照のこと。周波数発生器は、電場お
よび(または)磁場を生成する電場および(または)磁場トランスミッタを制御
し、これを駆動する。1つの実施態様において電場および(または)磁場トラン
スミッタに相対して電場および(または)磁場レシーバがある。電場および(ま
たは)磁場トランスミッタと電場および(または)磁場レシーバの間には、トラ
ンスミッタおよびレシーバの設置位置によって形成されるテストゾーンがある。
テストゾーンは、個々の生体がその一部例えば手などを置くところであり、手は
電場および(または)磁場トランスミッタと電場および(または)磁場レシーバ
の間に存在する電場および(または)磁場に位置する。手またはその他の部分の存
在により、電場および(または)磁場は手を通り抜け、電場および(または)磁
場のエネルギーは個々の生体に対応して特有に影響を受ける。
。ディテクタは、レシーバが受信する電場および(または)磁場に対応する信号
を生成し、この信号をマイクロプロセッサに送る。マイクロプロセッサは、その
メモリ113 に個々の生体について既知の電場および(または)磁場信号を記憶し
ている。マイクロプロセッサは記憶される既知の信号を呼び出し、これをディテ
クタからマイクロプロセッサに送られる信号と比較する。既知の信号とディテク
タからの信号が本質的に同様である場合、この個々の生体は認識される。
ーン内にある個々の生体の部位の位相、振幅、周波数、波形などを測定できる。
電場だけあるいは磁場だけあるいはその組み合わせがテストゾーンに存在し得る
。認識のために周波数が使用される場合、周波数はDCから 500,000Hzまでが望ま
しい。認識のために電流が使用される場合、電流は1マイクロアンペアから4ミ
リアンペアまでが望ましい。認識のためにポテンシャル・エネルギーが使用され
る場合、電圧は 0.1から15ボルトが望ましい。認識のために波形が使用される場
合、正弦、ランプ、方形またはこれらの組み合わせを使用できる。認識のために
電場が使用される場合、20から700V/m平方の電場が使用される。認識のために磁
場が使用される場合、100ミリガウスから10ガウスまでの磁場が望ましい。
ディテクタは遮断の量を測定する。参照により本文書に組み込まれる米国特許第
4,493,039号、4,263,551号、4,370,611号および4,881,025号を参照のこと。電場
に関しては、測定は手の甲からまっすぐ掌まで行うことができるが、それはトラ
ンスミッタとレシーバがどのように配置されるかによって決まる。テストゾーン
での手のスウィ−ピング・モーションが使用される場合、まず親指についてその
後他の各指について順番にストレート・スルー測定値が得られるであろう。その
結果、5組のデータが得られる。磁場に関しては、テストゾーンに手を置くと、
図14に示される通り一次コイルによって作られる磁束から二次コイルに誘導され
る電流が遮断される。
態様において図15、16、17および18に示される通り、電流は、磁場および(また
は)電場に掌の付け根を置くことにより誘導され、指先の誘導電流が磁場および
(または)電場センサにより検知される。 本発明は、個々の生体のアイデンティティを認識するための方法に関するもの
である。この方法は、生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するステ
ップを含む。その後、この特性からこの生体を認識するステップがある。
たは磁気を基礎とするまたはその両方の組み合わせを基礎とする回路の中に何ら
かの形で存在するまたはより明確に言うとその一部であることによって特有にこ
の回路のエネルギーに干渉するまたはこれに影響を与えるという事実を中心とし
ている。対象者がアプリオリに回路のエネルギーにどのように干渉するかまたは
これにどのように影響を与えるかを知り、その後本質的に同じ条件の下で対象者
がどのように回路のエネルギーに干渉するかまたはどのように影響を与えるかを
テストすることにより、テスト情報を以前に特定にされた情報と比較することが
でき、対象者のアイデンティティを是認するか否認することができる。
は下記のものが含まれるが、これらに限定されない。対象者の電気特性を測定す
る接触技法を使用することができる。対象生体の磁気特性を測定する接触技法を
使用することができる。図12、13、14および21に示される通り、定常電場および
(または)磁場遮断を使って電気特性および(または)磁気特性を測定する非接触技
法を使用することができる。図15、16、17、18、20および22に示される通り、電
場または磁場からの誘導電流を使って電気特性/磁気特性を測定する非接触技法
を使用することができる。図21に示される通り、定常電磁場遮断を使って電気特
性/磁気特性を測定する非接触技法を使用することができる。図22に示される通
り電磁場の反射により電気特性/磁気特性を測定する、また図23に示される通り
1つの場だけが検知される非接触方法を使用することができる。図67−71に示さ
れる通り、音場または電磁波からの誘導電流を使って電気特性/磁気特性を測定
する非接触技法を使用することができる。しかし、これらは認識のために個人の
電気特性または磁気特性をどのように決定できるかの例にすぎない。
である。この装置は、生体の属性を識別するために 2.0センチ平方未満の接触面
積を持つ感知メカニズムを備える。感知メカニズムはこの属性に対応する信号を
生成する。この装置は属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。感知
メカニズムは認識メカニズムと通信するので、認識メカニズムは感知メカニズム
から信号を受け取る。認識メカニズムは感知メカニズムと接触することが望まし
い。感知メカニズムの接触エリアは 0.2センチ未満の厚みであることが望ましい
。望ましい実施態様において、生体測定認識パターンを検知するために約1.5cm2 の表面積を持つ単一の音響トランスデューサが使用されている。音響トランスデ
ューサの表面の厚みは2mm未満である。
の実寸法を示している。図64は、電極の断面図を示している。図65は、電極の側
面図を示している。図66は、フリップアップ・センサを示している。このセンサ
は、わずか金属ホイル2枚と絶縁材の厚みとすることができる。このセンサは、
使用されるまで表面と同平面になるようにヒンジ上に配することができる。その
後、センサは表面に直角に跳ね上げられる。
である。この装置は、生体の属性を識別するために 0.2センチ未満の厚みを持つ
感知メカニズムを備える。感知メカニズムはこの属性に対応する信号を生成する
。この装置は属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。感知メカニズ
ムは認識メカニズムと通信するので、認識メカニズムは感知メカニズムから信号
を受け取る。
である。この装置は生体の属性を感知するための感知メカニズムを備える。感知
メカニズムはこの属性に対応する信号を生成する。この装置は、10億分の1より
高い精度で属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。 望ましい実施態様において、単一周波数スキャンで10人のうち9人まで詐称者
を排除できる。少なくとも50ヘルツごとに電気/磁気パターンに大きな差がある
。50ヘルツから 500,000ヘルツまでスキャンすれば10,000個の有意義なパターン
が得られる。周波数ごとに10人のうち異なる9人の詐称者が排除されれば、精度
は1掛ける10の10,000乗人分の1となる。世界全体の人口はわずか8掛ける10の9乗
人に過ぎず、ざっと、1掛ける10の10乗である。したがって、地球の人口の 1,0
00倍の精度が得られる。しかし、世界全体について正確であるためには、10の異
なる周波数について10人のうち異なる9人を排除するだけでよい。本発明は少な
くとも25の異なる周波数について10人のうち異なる9人を排除することができる
。
である。この装置は、非平面状の表面を持つ形状に成形可能な感知メカニズムを
備える。感知メカニズムは生体の属性を感知し、この属性に対応する信号を生成
する。この装置は、属性から生体を認識するためのメカニズムを備える。認識メ
カニズムは感知メカニズムと通信する。望ましい実施態様においては、電極は凹
面、平面、凸面またはその組み合わせとすることができ、多数の装置に成形する
のに適する。感知メカニズムは対象者の皮膚に接触するだけでよい。望ましい実
施態様においては、成形表面にプラスティック圧電材が使用されている。圧電フ
ィルム・センサは、参照により本文書に組み込まれるペンシルベニア州ヴァレイ
・フォージのAMP Piezo Film Sensor Unitから購入できる。その代わりに、参照
として本文書に組み込まれるG. Splitt著「ピエゾコンポジット・トランスデュ
ーサ−超音波試験におけるマイルストーン」を参照のこと。さらに、剛性音響ト
ランスデューサを凹状にまたは凸状に曲げるか、ベベルまたはファセット面を使
用することもできる。
ある。この装置は、柔軟性の感知メカニズムを備える。感知メカニズムは生体の
属性を感知し、この属性に対応する信号を生成する。この装置は属性から生体を
認識するためのメカニズムを備える。認識メカニズムは感知メカニズムと通信す
る。望ましい実施態様においては、上に明確にされる通り、柔軟性の感知メカニ
ズムとなる可塑性の圧電材で作られる音響生体測定センサを使用することができ
る。
は複体材で作られることが望ましい。電極は対象者の皮膚に接触できるだけでよ
いので、電極表面は、柔軟性にすることができる。折り曲げまたは圧縮できるこ
とにより、柔軟性電極は、柔軟性電極がつけられる製品の機能性を損なうことな
く、腕時計およびそのバンドまたは装飾品または衣料、レザーのスーツケースま
たはプラスティック製クレジット・カードに組み込むことができる。例えば、名
前および写真つきのプラスティック製身分証明票の一方の面に親指用電極を、他
方の面に2つまたは3つのその他の指用電極を配置することができる。カードを
読み取り器の中に1/4インチ下に滑り込ませ、電極を掴む。読み取り器は、親
指用電極および2つまたは3つの指用電極に接触する対象者のパターンをカード
に記憶されるパターンと比較する。
の望ましい実施態様に関する回路図が示されている。特に指示される場合を除い
て、全ての小数キャパシタンス値はμFの単位であり、全ての整数キャパシタン
スはpFの単位である。全ての抵抗はオームの単位である。 システムは、波形生成段階、波形検知段階および関連デジタル論理を含む。シ
ステムは測定のために1人に最高8つまで接続可能である。
するために、電圧制御発振器(U13)が使用される。発振器を同調するために使
用される電圧はU11すなわち12ビットD/Aコンバータによって生成される。このコ
ンバータは、便利なことに直列入力を使用するので、慣例的な12本の代わりに電
圧出力を設定するためにマイクロコントローラから3本のワイヤしか必要としな
い。VCOは約300kHzから1.2MHzまで同調し、カバーレッジ範囲は約1から4であ
る。VCOからの出力はほぼ方形波である。
カウンタU15に送られる。リプル・カウンタは、VCO出力周波数を4の累乗で割る
ために配線される。例えば、出力周波数は、1、4、16、64、256、1024または409
6で割られる。これらの出力のうち1つがカッドNANDゲートU5およびU6によって
選択される。可能な各除数が、自身のNANDゲートの1つの出力に割り当てられる
。正確な除数のみを使用可能にするために各ゲートからの他の入力はマイクロコ
ントローラによって設定される。マイクロコントローラには限られた数のピンし
かないので、NANDゲート・マスクをマイクロコントローラから直列に伝送できる
ようにすることにより接続の数を7から2に減らすために、8ビット並列出力直
列シフト・レジスタU14が使用される。
じる場合があるので、分周器出力のうち1つはマイクロコントローラI/Oピンの
1つに接続される。これにより、セラミック共振器にロックされる時間基準を含
んでいるマイクロコントローラは、較正のために実際のVCO周波数を決定するこ
とができる。この決定の精度は共振器の許容差により制約され、1%かこれより
良い。
にRCフィルタと共有される。方形波は各状態遷移時に非常に高い周波数の成分を
含むので、波形が多少丸まるように修正される。これにより、波形測定段階に測
定される周波数は、測定に意図される周波数になる。 RCフィルタ後、周波数分割出力は共通点に要約され、DCバイアスを取り除くた
めにコンデンサに通される。1度に1つの出力しか伝送すべきでないことに注意
すること(複数の周波数を出力するようにマイクロプロセッサをプログラムする
ことはできるが、これは通常の動作ではない)。信号を対象者の手の一点に例え
ば指または手首に配分するために、信号はDCバイアスを取り除いてCMOSアナログ
・マルチプレクサU7に送られる。この段階の信号はピークピーク値で約1ボルト
である。ちなみに、U7はそのアドレスおよびイネーブル入力を、U14が他の場所
に存在するのと同じ理由で、別の並列出力直列シフト・レジスタU9から得る。
づく8つの入力増幅器のセットから始まる。これはLM324を含めて他の多くのカ
ッド演算増幅器とピン互換性を持つ。LM324は約20kHzを遮断し、1MHzを超える
応答が必要とされる。電圧利得は2:1に設定されるが、抵抗器の値を変えること
により調節できる。結果は、U8でのアナログMUX入力を過負荷することなく感度
が適切であることを保証している。波形生成段階の全出力は、MUXピンのうちの
1つにあり、別のピンの低レベルがディテクタに送られていることを想起するこ
と。
たは手首)からディテクタに送るために使用される。このMUXのためのアドレス
およびイネーブル入力もU9から得る。 AFまたはRF信号を整流し、A/Dコンバータが使用できるDCレベルを与えるため
に、半波形ダイオード・ディテクタが使用される。ダイオードは約0.3Vの順方向
電圧降下を持つので、小規模信号検知のためにダイオードを導電閾値に維持する
ために0.3Vバイアス電圧が使用される。バイアス電圧は、同一のダイオードを参
照することにより生成される。
力を高インピーダンスに切り換えることができることを意味する。これにより、
同じ接続を他の目的のために使用することができる。8つの出力ピンのうち7つ
はA/Dコンバータ専用であるが、1つは直列入力チップU9、U11およびU14用のデ
ータ・ピンとして兼用する。マイクロコントローラ・ラインは双方向なのでこれ
が効果を持ち、直列入力チップはマイクロコントローラへのA/D転送中クロック
信号を受けない。さらにことを複雑にするのは、10のA/D出力ビットが8本のワ
イヤに詰め込まれることである。つまり2本のワイヤは各々2つのビットを読み
取るために使用される。これは、2つの読み取りサイクルをマイクロコントロー
ラから開始することによって行われる。
、ライン・レシーバとの間に組込みシリアル・インターフェイスを持ち、抵抗器
(ほとんどのコンピュータの場合効果をもつが、場合によっては論理レベルが標
準ではないのでトラブルがあるかも知れない−Parallax社の説明書を参照のこと
)、16 I/O ライン、26バイトRAM、2048バイトEEPROMおよびROMのBASICインター
プリタを有するライン・トランスミッタを「フェイク」する。コントローラは非
常に使いやすく、BASIC対話でプログラミングする。マイクロコントローラをプ
ログラミングする際はU16のピン3を接続しなければならないが、プログラミン
グ後直ちに使用以前にこれを切断しなければならないことに注意しなければなら
ない。この切断については、図33に示されている。
ップが実施されなければならない。マイクロコントローラは、一般的に言って、
Windows(登録商標)98および適切なソフトウェアを実行するノートブック・コ ンピュータなどホスト・コンピュータと通信する。マイクロコントローラ・ソフ トウェアはすでに書き込まれており、ホスト・コンピュータからのコマンドを受 け取り、適宜読み取り値を返す機能を果たす。
定する。周波数は300kHzから1.2MHzまでの範囲内である。このステップは、3線
シリアル・インターフェイスA0、A11およびA12を通じてD/Aコンバータに12ビッ
ト信号を送ることによって実施される。 2. VCOにより出力される周波数は、該当のマイクロコントローラ・ピン(A13
)上のパルスを固定時間カウントすることによって測定される。D/Aコンバータ
出力は、正確な周波数が生成されるようにするために必要に応じて調節すること
ができる。 (このステップは、リアルタイムでまたはもっと望ましいのは周波数較正曲線を
生成するための事前演算シーケンスとして行うことができる。このユニットは1
回の使用セッション中に目に見えるほど変動することはないが、何週間または何
ヶ月経ると変動するかも知れない。使用開始される前にもこの周波数較正が必要
である。このステップはユーザーにとって完全に透明にすることができる。) 3. 入力および出力MUXチャネル(指または手首)を選択しなければならない
。これは、2線シリアル・インターフェイスA0およびA10を通じて8ビット信号
をU9に送ることによって行われる。
ればならない。これは、2線シリアル・インターフェイスA0およびA14を通じて
8ビット信号(7ビットが使用される)をU14に送ることによって行われる。 5. 信号ディテクタのコンデンサが新しい測定値と平衡状態に達することがで
きるように短い安定時間(10msが適当)があるはずである。
、制御についてはA8およびA9を使って行われる。合計10ビットの結果を得るため
に実際にはチップは2回読み取られる。製造者の説明書を参照のこと。このステ
ップのために入力ピンとしてA0を設定することを忘れないこと。このピンは、他
の時点では、シリアル・データのための出力ピンとして使用される。
ためにある種の較正曲線を通じて数値調整する必要がある。この曲線は、RCフィ
ルタおよび入力増幅器、MUXおよび信号ディテクタ回路の周波数応答のため周波
数に対して敏感である。システムがこのための較正曲線を生成するできるように
するために、ハンドピースの代わりに固定インピーダンスを持つ「較正プラグ」
が製造されている。
を発することができるようにするためにピエゾブザーに接続される。その代わり
に、A15は、適切な回路構成を通じて小型スピーカを駆動するために使用するこ
とができる。マイクロコントローラは、パルス幅変調を使ってこのピンで同時に
2つの可聴周波数を生成することができる。
れるMalcolm J.Crocker著「音響学辞典」(John W.Ley & Sons,Inc.)を参照の
こと。 認識のために使用されるハンド・ユニット125など生体測定ユニットには様々
な実施態様がある。この種のハンド・ユニットは、コンピュータ、自動車または
その他のものをスタートしたりこれにアクセスできるようにするためのキーとし
て使用することができる。署名信号は書き込みによりまたは伝送によりコンピュ
ータに送られる。コンピュータは信号を処理し、これをコンピュータのメモリに
すでに記憶されている生体の既知の署名信号と比較するか、リモート・ロケーシ
ョンへさらにこれを伝送するために準備するか、またはその両方を行う。認識さ
れたらコンピュータへのアクセスを許可したりコンピュータを起動する代わりに
、ハンド・ユニット、マウスまたはキーボードを握っているまたは操作している
者の定常信号を、モデムを通じてコンピュータから遠隔地の者に直接またはイン
ターネットを通じて送って、遠隔地の者と通信しているキーボードまたはマウス
を使用する者が意図する相手であることを遠隔地に居る者に保証することができ
る。後者の場合、時間を経ても、コンピュータを起動するために適切に認識され
る者が、その後コンピュータへのアクセス権を持たない第三者にコンピュータの
支配権を引き渡して、権限を有する者のアイデンティティを必要とするリモート
・ロケーションからの情報送信または入手または商品またはサービスの購入など
その後の操作のために権限を有する者の名前でコンピュータを不当に使用しない
という保証が維持される。コンピュータは、誰がいつサイトにアクセスしたかの
記録も保管できる。
続は、コンピュータ・タワーまたはデスクトップの裏面の標準的な9ピン・コネ
クタを通じて行われるが、25ピン・プリンタ・ポートを使用することもできる。
9ピン・コネクタに使用されるピンは各ハンド・ユニットとも同じものである。
電極は、導電性の金属ホイル、プラスティックまたはラバーとすることができる
。電極は平らにするか(約2×2センチメートル)指先にあわせて成形すること
ができる(サイズの大きい変動を考慮に入れて)。認識に使用される単純なハン
ド・ユニットの場合、平らな可逆性のハンド・ユニットを図34および35に示され
るように右手用または左手用に使用することができる。電極は、下記の部位に配
置される:(1)掌の後部(長い電極ストリップまたはばね可動の単一の小型電
極)、(2)親指の先、(3)人差し指の先、(4)中指の先、(5)薬指の先、(
6)小指。ハンド・ユニットは大きい手あるいは小さい手に合わせられなければ
ならない。ハンド・ユニットの各表面は透明のプレキシガラスから作られる。掌
の後部を合わせるためおよび指先を合わせるためにくり抜かれたエリアがある。
手のエリア全体を多少くり抜いて、手の配置をより一貫させることができる。ハ
ンドピースは、電極用のプラスティック・シートに押し抜かれた真鍮挿入物を使
って製造される。
)キーに配置することができ、スペース・バーの左端に4センチメートルのスト
リップを、またキーボードの下部フレームに掌用ストリップを配置することがで
きる。少なくともこれらの位置にキーボード用の導電性ラバー・キーを配置する
ことが望ましい。ユーザーは全ての電極に連続的に接触しつづけることはできな
いので、キーボードに関するこの実施態様は、権限を有するユーザーの存在を連
続的に示すのと異なり、起動のために適している。キーボードの電極からの配線
は、通常のキーボード配線と一緒にコンピュータまでまたは9ピンまたは25ピン
接続まで伸ばすことができる。
よび各指先用にマウスの表面に平らに付着する導電性ホイル・ストリップまたは
埋め込み導電性ポリマーは、長い時間マウスを簡単に握れるようにする。コンピ
ュータが止まらないように各時間区分中少なくとも1回はユーザーがマウスを握
ることを要求する時間区分が存在する場合、ホイル・ストリップに沿ってユーザ
ーが継続的にマウスを握るという要件を変更することができる。キーボードおよ
びマウスは、電極用導電性粘着材付きのCompacアルミニウム処理テープを使用す
ることが望ましい。マウス上の電極からの配線は通常のキーボード配線と一緒に
コンピュータまたは9ピンまたは25ピン接続まで通すことができる。
に使用することができる。電極は、バンドの内側に付着される導電性ホイルとす
ることができる。リストバンドのトランスミッタは、送信ボタンを押すことによ
りまたは周期的な自動送信により電極により得られる個人の署名を送信すること
ができる。署名の送信は、この人物の既知の署名にアクセスできる装置により受
信され、用途または目的を問わず認識が是認または否認される。例えば、ウォー
ル・ユニットに近づくことにより腕時計を起動することができる。ウォール・ユ
ニットは腕時計を認識し、立ち入り許可を与える。このために、ウォール・ユニ
ットは、この人物が着けている腕時計を認識する。基本的に、送信全体が検知さ
れる接近である。腕時計はトランスミッタおよびレシーバを有する。ウォール・
ユニットは無線信号を発し、腕時計のレシーバがこれを受信するので、腕時計は
生体測定信号を送信する。ウォール・ユニットのレシーバはこの信号を受信して
、既知の許可済み署名と比較する。整合すれば、ウォール・ユニットは、電流が
ドアのロック・メカニズムに流れるようにして、ドアが開けられるようにドアの
ロックを外す。リストバンドはパーソナル・エリア・ネットワークに使用できる
。参照により本文書に組み込まれるT.G.Zimmerman著「パーソナル・エリア・ネ
ットワーク:近距離場体内通信」(Systems Journal,Vol.35,No.314,1996,MIT M
edia Lab)を参照のこと。
び四次元マトリクスなど多次元マトリクスが形成される。音響生体測定スキャン
は、1つの周波数で三次元パターンを、また複数の周波数で四次元パターンを生
成することができる。本文書において説明される電気/磁気技法は、単一周波数
のとき二次元スキャンを、また対象生体の単一身体区分に関して複数周波数が使
用される場合三次元マトリクスを生成した。電気/磁気技法において、図40、42
および44に示される通り電流経路に沿って複数のセンサがある場合、例えば、1
つの周波数で掌から親指指先までの電流について8つの異なる読み取り値がある
ことになる。これは親指に関して二次元読み取り値を生成し、5本の指全てに関
して三次元プロットを生成する。これを複数の周波数に拡大すると、図46および
49に示される通り対象生体の四次元プロットが得られる。波形および切り換えパ
ターンを変えることにより、図56−58に示される通り五次元および六次元マトリ
クスが得られる。
きるようにする個人に対応する特有の特徴(signature/署名(サイン))が得ら
れた。単一周波数スキャンの場合、そのごく単純な形態では、図50および51に示
される通りY軸を振幅、X軸を時間とする二次元プロットが得られた。複数周波数
スキャンの場合Z軸を周波数とする三次元プロットが得られた。結果を得るため
に使用されたモードは「レーダー」タイプ・モードであり、「パルス・エコー・
モード」として知られるモードで働く単一トランスデューサが使用される。複数
のトランスデューサを使用することもできたが、好ましくはトランスデューサは
1つだけ使用され、素晴らしい結果が得られた。
する単一のトランスデューサにより伝送される。音響エネルギーは、本質的に充
分に定義された短いバーストで放出され、エネルギーが対象生体を通り抜けると
きエネルギーは対象生体の柔らかい組織および堅い組織の中を移動するのでその
一部は時間の経過に伴い反射した。エコーすなわちトランスデューサに戻るエネ
ルギーの反射は、時間を経て対象生体の特徴(署名)を生成した。
れた。親指の片側が反対側までスキャンされ、1人あたり合計25−35のスキャン
が行われた。図52および53に示される通り各単一スケールは二次元であり、グル
ープで組み合わされるとき、Z軸に位置がプロットされて、親指の三次元超音波
トポグラフィが得られた。三次元超音波トポグラフィが複数周波数に拡大される
と、図54に示される通り、W軸を周波数とする四次元プロットが得られる。波形
が変動されると、図55に示される通り、五次元プロットが得られる。
.8ミリメートルの波長)が使用され、特有の特徴(署名)を入手するために必要
な全ての詳細を実際には必要以上のものさえ検知することができた。それゆえ、
単一周波数で二次元スキャンを得ることができる。 誘導電流の検知は生体測定認識に使用することができるが、誘導電流の検知は
骨を含めて診断のためなど他の目的にも使用できることが分かるはずである。正
常な骨においては、技術上周知のとおり骨は導体なので誘導電流は骨を流れる。
参照により本文書に組み込まれる「無線周波数放射線量測定ハンドブック」第四
版、1986年10月(USAF航空宇宙医学学校、航空宇宙医学部(AFSC)、Brooks 空
軍基地、TX78235-5301)を参照のこと。図59を参照のこと。しかし、骨が骨折ま
たはひびを持つ場合、電流はひびまたは骨折のために遮断され、電流の流れが妨
げられる。あるいは骨のひびまたは骨折がなければ流れるはずの流れが大幅に減
少する。図61に示される通り、上記の通り骨に電流を誘導するための装置は、骨
に誘導される電流の流れまたは骨折または骨のひびの場合のその欠如を読み取る
検流器を備えることができる。図62は、骨に電流を誘導するための装置を示して
おり、検流器は骨を流れると予想される正常な電流を示している。
装置に関するものである。この装置は、電気特性または磁気特性を感知するため
の感知メカニズムを備える。この装置は、この生体に対応する少なくとも四次元
を有するマトリクスを構成するためのメカニズムを備える。 本発明は、骨を診断するための装置に関するものである。この装置は、骨に電
流を誘導するためのメカニズムを備える。この装置は、骨折または骨のひびを検
知するためのメカニズムを備える。
流を誘導するステップを含む。その後、骨における誘導電流を検知するステップ
がある。次に、骨折または骨のひびを検知するステップがある。 本発明は、個々の生体における誘導電流を感知するための方法に関するもので
ある。この方法は、生体に電流を誘導するステップを含む。その後、生体の中に
誘導された電流を検知するステップを含む。検知メカニズムは誘導電流に関連す
るこの生体の特徴を検知することが望ましい。
ある。この装置は、生体に電流を誘導するためのメカニズムを備える。この装置
は、生体の中に誘導された電流を検知するためのメカニズムを備える。検知メカ
ニズムは、誘導電流に関連するこの生体の特徴を検知することが望ましい。 本発明は、個々の生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するための
装置に関するものである。この装置は、生体に電気エネルギーおよび(または)
磁気エネルギーを伝送するためのメカニズムを備える。この装置は、電気エネル
ギーおよび(または)磁気エネルギーが生体を流れた後このエネルギーを受け取る
ためのメカニズムを備える。
は、個人の非可視的属性を感知するステップを含む。その後、この個人を認識す
るステップがある。次に、この個人がコンピュータにアクセスするステップがあ
る。 本発明は、第一のロケーションにいる個人と第二のロケーションとの間で安全
な通信を行うための方法に関するものである。この方法は、個人の非可視的属性
を感知するステップを含む。その後、この個人を認識するステップがある。次に
、この個人が第二のロケーションと通信できるようにするステップがある。
装置に関するものである。この装置は、音響エネルギーを生体に伝送するための
メカニズムを含む。この装置は、音響エネルギーが生体と相互作用した後この音
響エネルギーゆえにこの生体内に生成される電気エネルギーおよび(または)磁
気エネルギーを受け取るためのメカニズムを備える。
方法に関するものである。この方法は生体に音響エネルギーを伝送するステップ
を含む。次に、音響エネルギーが生体と相互作用した後この音響エネルギーゆえ
にこの生体内に生成される電気エネルギーおよび(または)磁気エネルギーを受
け取るステップがある。
。例えば、親指と人差し指の多周波数スキャン・ポイントを提供するトランスデ
ューサを親指と人差し指で掴むことができる。各生体は所与の身体区分について
、この生体を認識するために使用できる特有のインピーダンスまたは位相各共振
周波数を持っている。
ギーを与える。音響エネルギーは身体区分を通り抜け、直流が生成される。直流
は半導体構造において生成される。図68は、音響の交流および磁界生成を示して
いる。自然振動周波数が音響周波数と整合する半導体構造において交流が生成さ
れる。これは、次に磁界を生成する。図69は、音響エネルギーによって誘導され
る直流または交流の検知を示している。音響生成システムは圧電材に接続され、
その結果、音響エネルギーは身体区分を通り抜ける。さらに、その結果直流が生
じ、これがコンデンサなど電場ディテクタによって検知される。図70は、音響エ
ネルギーによって誘導される交流の検知を示している。単一周波数のとき、磁場
ディテクタによる検知によって、交流を生成する構造からロケーションがマッピ
ングされる。図71は、電気エネルギーおよび(または)磁気エネルギーによって誘
導される音波を示している。音響分析システムは、電気トランスミッタおよび(
または)磁気トランスミッタから生じた電気エネルギー/磁気エネルギーが身体
区分と相互作用する結果生じる音響トランスデューサからの誘導音波を受け取る
。
細は単に例示のためのものであり、以下の請求項によって説明される場合を除い
て本発明の精神および範囲を逸脱することなく当業者はこれに変更を加えること
ができることが理解できるだろう。
の添付図面を参照しながら1つの実施態様について詳細に説明する。
る。
である。
態様である。
するところを表す略図である。
である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
するための装置の回路図である。
す略図である。
ーダンス・プロットである。
ロットである。
および他方の側面を通る単一周波数の音響エネルギーを表す略図である。
プロットである。
形、方形波形およびランプ波形を示す五次元プロットである。
る。
形および方形波形を示す六次元プロットである。
プ波形を示す五次元プロットである。
の絵である。
に関し0電流示度の検流器を表す略図である。
電流を示す検流器を表す略図である。
ている。
している。
Claims (30)
- 【請求項1】 生体の電気特性および(または)磁気特性を使って個々の生
体の生体測定認識を行うための方法であり、 前記生体について少なくとも1つの基準パターンを示すステップと、 前記生体について少なくとも1つの生体測定パターンを生成するステップと、 前記生体測定パターンを前記基準パターンと比較して前記生体測定パターンと
前記基準パターンが本質的に同様であるか否かを決定するステップと、 前記パターンが本質的に同様である場合に前記生体を認識するステップと、 を含む方法。 - 【請求項2】 少なくとも1つの身体部位の前記基準パターンおよび前記生
体測定パターンが、 i) 電気エネルギー信号および(または)磁気エネルギー信号を前記身体部位の
少なくとも1つの第一区分に与えるステップと、 ii) 少なくとも1つの出力信号を検知するステップであり、前記出力信号が前
記電気エネルギー信号および(または)磁気エネルギー信号と前記第一区分の少な
くとも1つの物質成分の相互作用を表す、ステップと、 iii) 前記提示される身体部位の少なくとも1つの異なる区分についてステッ
プ (i)〜(ii)を実施するステップであり、前記異なる区分が別の出力信号を与え
るためにステップ(i) の第一区分と充分な距離を置いて位置する、ステップと、 iv) 検知される複数の出力信号から前記生体測定パターンを決定するステップ
と、 を含むステップにより生成される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記電気エネルギー信号および(または)磁気エネルギー信号
が電場、磁場および電磁場から成る群から選択されるメンバーにより与えられる
、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記電気エネルギー信号および(または)磁気エネルギー信号
が接触および非接触から成る群から選択される方法により与えられる、請求項2
に記載の方法。 - 【請求項5】 少なくとも1つの基準パターンを示すステップが、 i) 提示される身体部位の少なくとも第一エリアおよび第二エリアと接触する
少なくとも2つの電極を提供するステップであり、前記第一エリアおよび第二エ
リアが前記電極間の身体区分において少なくとも1つの生体測定特徴を測定する
のに充分な距離を置いて分離されている、ステップと、 ii) 入力電気信号を前記電極に与えるステップであり、前記入力電気信号が前
記提示される身体部位を透過(penetrate)するのに充分な少なくとも1つの周波
数を持つ、ステップと、 iii) 前記身体区分において出力信号を検知するステップであり、前記出力信
号が前記入力信号が前記身体区分と相互作用した結果変化した入力電気信号を表
す、ステップと、 iv) 検知された出力電気信号を作動信号測定値に変換するステップと、 v) 前記作動信号測定値をマイクロプロセッサに保存するステップと、 vi) 前記提示される身体部位の少なくとも1つの異なる身体区分においてステ
ップ(i)〜(v)を実施するステップであり、前記異なる身体区分が別の作動信号を
提示するためにステップ(i) の身体区分から充分な距離を置いて位置する、ステ
ップと、 vii) 検知される複数の作動信号から基準パターンを決定するステップと、 を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記入力電気信号が定量電流および定位電圧から成るグルー
プから選択される、請求項2に記載の方法。 - 【請求項7】 前記出力電気信号が電流差および電位電圧から成るグループ
から選択される、請求項2に記載の方法。 - 【請求項8】 識別可能な身体部位の前記基準パターンおよび(または)生体
測定パターンが、 i) 前記識別可能な身体部位の少なくとも1つの第一区分を第一および第二コ
イルに導入するステップであり、前記身体部位が前記第一コイルおよび第二コイ
ルに物理的に接触することなく前記第一コイルと第二コイルの間に位置する、ス
テップと、 ii) 前記第一コイルに電磁エネルギーを与えて、磁場を生成するステップと、 iii) 前記第二コイルからの出力信号を検知するステップであり、前記第二コ
イルが前記第一コイルに近接する前記識別可能な身体部位の前記第一区分の導電
特性による磁場の変化を感知する、ステップと、 iv) 前記識別可能な身体部位の少なくとも1つの異なる区分についてステップ
(i)〜(iii)を実施するステップであり、前記異なる区分が検知される別の出力信
号を提供するためにステップ(i) の前記第一区分から充分な距離を置いて位置す
る、ステップと、 v) 複数の出力信号から前記生体測定パターンを決定するステップと、 を含むステップにより生成される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 識別可能な身体部位の前記基準パターンおよび(または)生体
測定パターンが、 i) 識別可能な身体部位の少なくとも1つの第一区分を間隔を置いて配置され
る複数のコンデンサ・プレートに導入するステップであり、前記身体部位が前記
コンデンサ・プレートに物理的に接触することなく前記コンデンサ・プレート間
に位置する、ステップと、 ii) 前記間隔を置いて配置されるコンデンサ・プレートに電磁エネルギーを与
えて、電場を生成するステップと、 iii) 前記コンデンサ・プレートの間に位置するとき前記識別可能な身体部位
の前記第一区分の導電特性による電場の変化を表す出力信号を検知するステップ
と、 iv) 前記識別可能な身体部位の少なくとも1つの異なる区分についてステップ
(i)〜(iii)を実施するステップであり、前記異なる区分が検知される別の出力信
号を提供するためにステップ(i) の前記第一区分から充分な距離を置いて位置す
る、ステップと、 v) 複数の出力信号から前記生体測定パターンを決定するステップと、 を含むステップにより生成される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項10】 少なくとも1つの身体部位のバイオインピーダンスを使っ
て生体測定認識を行うための非侵襲的方法であり、 a)少なくとも1つの身体部位について少なくとも1つの基準パターンを提供す
るステップであり、前記基準パターンが i) 少なくとも2つの電極を提示される身体部位の少なくとも第一エ リアおよび第二エリアに接触させるステップであり、前記第一エリア および第二エリアが前記電極間にある身体区分の少なくとも1つの生 体電気特性を測定できるようにするのに充分な距離を置いて分離され る、ステップと、 ii) 低アンペア電流を前記電極に与えるステップであり、前記低アン ペア電流が前記提示される身体部位を透過するのに充分な少なくとも 1つの周波数を持つ、ステップと、 iii) 前記提示される身体部位の前記少なくとも2つの電極間の電圧 差値を検知するステップと、 iv) 検知された電圧差を作動信号測定値に変換するステップと、 v) 前記作動信号測定値をマイクロプロセッサに保存するステップと 、 vi) 前記提示される身体部位の少なくとも1つの異なる身体区分につ いてステップ(i)〜(v)を実施するステップであり、前記異なる内部身 体区分が別の作動信号を提供するためにステップ(i) の前記内部身体 区分から充分な距離を置いて位置する、ステップと、 vii) 検知される複数の作動信号から前記基準パターンを決定するス テップと、 により決定される、ステップと、 b) 少なくとも1つの記憶システムに前記基準パターンを記憶するステップと、
c) その後被験者の認識を試みる際に認識対象である被験者の同じタイプの身体
部位を提示するステップと、 d) 前記被験者の同じタイプの身体部位について少なくとも1つの生体測定パタ
ーンを生成するステップであり、前記生体測定パターンがステップ(a) により決
定される、ステップと、 e) 前記生体測定パターンを前記基準パターンと比較するステップと、 f) 前記生体測定パターンと基準パターンが許容可能な誤差範囲で本質的に同様
である場合前記被験者のアイデンティティを認識するステップと、 を含む方法。 - 【請求項11】 定電流が0.01ミリアンペアから4ミリアンペアまでである
、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 周波数が20kHz から150kHzである、請求項10に記載の方法
。 - 【請求項13】 生成される低アンペア電流が周期電流および連続電流から
成るグループから選択される、請求項10に記載の方法。 - 【請求項14】 前記身体部位が作動信号測定値を検知するために少なくと
も5つの異なる身体区分を持つ被験者の手である、請求項10に記載の方法。 - 【請求項15】 該方法が4つの電極を含み、前記4つの電極が対で接続さ
れ、第一の対が定電流を与えるために使用され、第二の対の電極が電圧差信号を
検知するために使用されかつ前記第一の対の電極の間に配置される、請求項10に
記載の方法。 - 【請求項16】 2つの電極が前記提示される身体部位に接触する、請求項
10に記載の方法。 - 【請求項17】 前記作動信号測定値が、抵抗、リアクタンス、位相角およ
びインピーダンスから成るグループから選択される生体電気特性である、請求項
10に記載の方法。 - 【請求項18】 前記低アンペア電流が約100Hzから40MHzまでの多周波数を
使って与えられる、請求項10に記載の方法。 - 【請求項19】 個々の生体の少なくとも1つの提示される身体部位の少な
くとも1つの生体電気および(または)生体磁気特性を測定するための生体測定認
識システムであり、 a) 電磁気エネルギーを生成するための手段と、 b) 提示される身体部位の少なくとも1つの第一区分に前記電磁気エネルギーを
与えるための手段と、 c) 出力信号を検知するための検知装置であり、前記出力信号が前記第一区分の
導電特性のために変化した電磁気エネルギー信号である、装置と、 d) 複数の出力信号から生体測定パターンを決定するための手段であり、要素c)
の前記検知装置に結合される手段と、 e) 要素d)で決定される生体測定パターンを以前に記憶された基準パターンと比
較するための手段と、 を備えるシステム。 - 【請求項20】 前記電磁気エネルギーが電場、磁場および電磁場から成る
群から選択されるメンバーである、請求項19に記載のシステム。 - 【請求項21】 前記電磁気エネルギーを与えるための手段が電極、コンデ
ンサ・プレート、誘導コイル・システム、電磁気トランスミッタおよび電磁気レ
シーバから成る群から選択されるメンバーである、請求項19に記載のシステム。 - 【請求項22】 前記提示される身体部位が手である、請求項19に記載のシ
ステム。 - 【請求項23】 電場が約1〜約4ミリアンペアまでのアンペア電流および
約20Hzから約150kHzまでの少なくとも1つの周波数を持つ、請求項20に記載のシ
ステム。 - 【請求項24】 個々の生体のアイデンティティを認識するための装置であ
り、 a) 前記生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するための感知メカニズ
ムと、 b) 前記生体を認識するためのメカニズムであり、前記感知メカニズムと通信す
るメカニズムと、 を備える装置。 - 【請求項25】 前記認識メカニズムが前記個々の生体の既知の電気特性お
よび(または)磁気特性を有するマイクロプロセッサを含む、請求項24に記載の
装置。 - 【請求項26】 前記感知メカニズムが電場および(または)磁場を生成する
ためのメカニズム、および前記電場および(または)磁場を受信するためのメカニ
ズムを含む、請求項25に記載の装置。 - 【請求項27】 前記生成メカニズムが、周波数発生器および該周波数発生
器に結合される電場および(または)磁場トランスミッタを含み、前記受信メカニ
ズムが、前記電場および(または)磁場トランスミッタに隣接して配置され前記電
場および(または)磁場トランスミッタと共にテストゾーンを形成する電場および
(または)磁場レシーバを含み、テストゾーンに個々の生体の一部がこの生体の電
気特性および(または)磁気特性を感知するために置かれ、前記受信メカニズムが
電場および(または)磁場レシーバおよびマイクロプロセッサに接続されるディテ
クタをさらに含む、請求項26に記載の装置。 - 【請求項28】 前記ディテクタ・メカニズムが、前記レシーバが受信する
前記テストゾーンに広がる前記電場および(または)磁場の位相または振幅または
周波数または波形を測定する、請求項27に記載の装置。 - 【請求項29】 該装置がハウジングを含み、前記トランスミッタおよび前
記レシーバが前記ハウジングの中に配置される、請求項28に記載の装置。 - 【請求項30】 個々の生体のアイデンティティを認識するための方法であ
り、 a) 前記生体の電気特性および(または)磁気特性を感知するステップと、 b) 前記特性から前記生体を認識するステップと、 を含む方法。
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