JPH09510636A - 生物測定の個人認証システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 個人の生物測定認証システムに関する。このシステムは機器や物理的設備へのアクセスを制御するために用いることが出来る。このシステムは認識され，蓄積されたデータと比較される独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータと、認識され、生理学上の規範と比較される少なくとも一つの非固有の生理学上の特性の生物測定パラメータの組み合わせを採用している。確実な比較は、不適格でない、除名されていない、又は死亡していない個人の認証を結果としてもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】 生物測定の個人認証システム 政府の権利 本発明は、ローラルサブコントラクトＳＯ−１２４４６５−ＳとＭＤＡ９０４ −９３−Ｃ４０４７による米国政府の支援によりなされた。米国政府は本発明に 一定の権利を有する。 発明の分野 本発明は、個人が同一人であることを認証する生物測定の個人認証システムに 関する。 発明の背景 個人認識システムは、有効なアクセス要求を確認するため、時には個人認証の 別の方法と関連させて、一般に単一の非常に明確な特性を利用している。 公開された特許出願ＮＬ８５０３２９０(Sibum)の認証されていない英語翻訳 によれば、蓄積されたパターン、例えば指紋の認識によって個人を確認すること を教示しており、許可されていないアクセスまたは使用を防ぎ、指紋の偽りのレ プリカの使用を防ぐため、体熱及び／又は毛のサイズ及び色で決めるパターン分 析を用いている。 公開されたＰＣＴ特許出願ＷＯ９０／０８３６６(Clayden)は、骨格、体温、 指爪パターンのような「生物測定」パラメータの一つ又はいくらかをモニターす ることによる個人の識別を教示しており、手のひら又は指の中で折り(crease)モ ニターしたデータと蓄積 された特性を比較している。更に、話し方、筆跡、及びピアノキーボード署名を 参照することを教示している。 米国特許第４，８９６，３６３、(Taylor)は、生の指紋と蓄積された記録の分 析との比較のための方法、及びその方法を機能的に使用する装置を教示している 。Teylorに記載された商品は、サムスキャン（株）により製造された個人的アク セス装置を有している。 米国特許第４，８６９，２５４及び第５，０７８，１３６(Stone その他)は、 一時的条件の下で人体の健康な組織を冒さない血液酸素飽和の測定及び計算方法 を教示し、該方法を機能的に用いる装置を記載している。Stone その他で記載さ れた商品は、広くパルス酸素濃度計として認定されている。 米国特許第５，１０３，４８６(Grippi)は、個人を識別するため念入りに書か れた署名の投影と指紋との組合わせを走査することを教示しており、使用者の生 物学的特徴の投影を請求している。 発明の概要 従来の認証、認識、又はアクセス制御システムのどれも、生物測定装置は、認 証、認識、又はアクセスを試みた時点において不適格とされ、除名され、又は死 亡している、生物測定の個人的な認証を求める許可された特定の人の生物測定の パターンを与えることによって、くぐり抜けられてしまうという問題を認識して いない。 言い換えれば、認証、認識、又はアクセス制御システムのどれも、生物測定の 個人的な認証を求める特定の個人は実際に認証のために存在することを確かめる ために、生物測定パラメータは相関関係にある、又はそうでなければ相互関係に あるという可能性を認識していない。現在の装置は認証を求める本物の者以外の 誰かが抜け道を見つけることができ、実際に生物測定の個人的な認証を求める許 可された個人の生物測定パターンを与えている。 例えば、指が生きている人間に付いているものであるかどうか認識しない指紋 の分析は、指紋の電子的又は写真的改造、又は指の切断によりくぐり抜けられて しまう。現在確認のために採用している証拠は言い逃れや代用によってくぐり抜 けられてしまう。 本発明は、従来認識されていない問題を、生理学上受け入れられる範囲で、独 特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータと、少なくとも一つの非固有 の生物測定パラメータとの相関関係を求める生物測定の個人認証システムを提供 することにより解決するものである。 先に、従来のものは二種類の誤りを検討した。第１の種類は、認証システムが 誤って正式に許可された使用者を拒絶する場合である。第２の誤りの種類は、認 証システムが正式に許可されていない使用者の認証を誤って受け入れる場合であ る。両種類の誤りは独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータに基づ く認証の正確さと精密さに基づいている。パラメータは相当厳格に（受け入れる べき時に認証を拒絶する）、または緩く（拒絶すべき時に認証を受け入れる）適 用できる。一般に、ただ一つの、独特の本来備わっている固有の生物測定パラメ ータを使った承認システムの二種類の誤りは、逆比例の関係にある。誤った拒絶 のエラー率を減らすことは誤った受入れを増やし、逆も同じである。認証システ ム、特にアクセスシステムはジレンマに直面している。 本発明は第３の種類の誤りを検討し、従来認識されなかっった問題を解決する 。認識されなかった第３の可能性のある誤りは、認証システムが、許可された使 用者から得た独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータのパターンを 用いることによって、アクセスを得ようと試みる正式に許可されていない使用者 の認証を誤 って受け入れる場合である。第１と第２の種類の誤り、及びこのような誤りを扱 う解決は、認証システムをくぐり抜けるリスクを検討していないか、または適切 に測っていない。本発明は第３の種類の誤りを、独特の、本来備わっている固有 な生物測定パラメータ、及び個々に独特であることは必要ないが生理学上の規範 で比較可能であり、認証のときに変化する他の非固有な生物測定パラメータを認 識する認証システムを提供することによって解決する。 本発明は、少なくとも二つの生物測定の認識のモードが、許可されていない使 用者を認証することに失敗する、またはくぐり抜けられてしまうに違いない問題 を解決する。 「生物測定パラメータ」は、広がりのある(dimensional)生理学上の個々の人 間の特性を意味する。幾つかの生物測定パラメータ（例えば、指紋（親指の指紋 を含む）、手のひらの紋、気孔紋、声紋、筆跡（署名を含む）、及び網膜の形状 ）は、独特であり本来備わっている特質であって、認証のため後に比較するに際 して、コピーし再製し形づくるのが比較的容易である。指紋分析は細かな点の識 別と測定を参照する（分岐点及び終点）。気孔紋は指の隆起部の気孔の識別と測 定を参照する。 他の生物測定パラメータは、個々に対して非固有であり独特ではない。幾つか の非固有の生物測定パラメータは、認証のために必要な時間中に変動しない広が りのある特性（例えば、骨格、及び物理的広がり）や皮膚温度、及び認証のため に必要な時間中に測定可能な変動を有する生理学上の特性（例えば、心電計（Ｅ ＫＧ）の信号、パルス、及び人間の組織のスペクトル特性）を含む。二つの内、 生理学上の特性は生物測定の個人的な認証にとってより意味がある。なぜなら、 このような測定は生理学上の範囲で観察可能であり、時間で変動し、そしてＥＫ Ｇやパルスのような特性において単一の 人体の中で同期させることができるため、このような生理学上の特性はシュミレ ートするのがより困難であるからである。 一つ又はそれ以上の独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータと組 み合わせて用いられる一つ又はそれ以上の非固有の生物測定パラメータは、くぐ り抜けに対して非常に高精度の保護を提供し、機能を実行するため安全にそして 適切に制御し、認証のための時間の消費と過度の測定を必要としない。さらに、 体の中の血液アルコール含有量又は制御された化学物質（例えば、不法な量の又 は不法な時に使われた合法的薬物、又は不法な薬物）のレベルのような非固有の 生理学上の特性が、別の許可された使用者が自動車、他の施設、又は装置にアク セスを与えられる受入可能な物理的条件にあることを認証されるかどうか決める ために用いられる。 本発明の生物測定の個人認証システムは、 （ａ）少なくとも一人の特定の個人からの一種類の、独特の、本来備わってい る固有の生物測定パラメータを蓄積する蓄積サブシステム、 （ｂ）個人の認証を求める特定の個人の独特の、本来備わっている固有の生物 測定パラメータを検出するための第１の認識サブシステム、 （ｃ）個人の認証を求める特定の個人の認証の時間中、測定可能な変動性を有 する少なくとも一つの非固有の生理学上の特性の生物測定パラメータを検出する 第２の認識サブシステム （ｄ）蓄積サブシステムに蓄積された独特の、本来備わっている固有の生物測 定パラメータと、第１の認識サブシステムにより検出された独特の、本来備わっ ている固有の生物測定パラメータを比較する第１の比較サブシステム、 （ｅ）受入可能な範囲で、前記種類の生理学上の規範と各非固有 の生物測定パラメータを比較する第２の比較サブシステム （ｆ）第１と第２の比較サブシステムによりなされた比較を評価することによ り、個人の認証を求める特定の個人の識別を確認する認証サブシステム、 を有する。 望ましくは、選択的ステップ（ｇ）はアクセスを与えることに成功した認証を 用いるサブシステムを有する。 好ましくは、第２の認識サブシステムは、受入可能な範囲内で非固有の生物測 定パラメータの生理学上の相関関係で少なくとも二つの非特有の生物測定パラメ ータを検出する。より好ましくは、少なくとも二つの非固有の生物測定パラメー タの検出は同期される。非固有の生理学上の特性の生物測定パラメータの例は、 血流、組織のスペクトル識別、心電計の信号、パルス、血液酸化、ヘマトクリッ ト、組織の生化学的分析、電気的プレチモグラフ、皮膚滲出物、皮膚の機械的特 性、皮膚の電気的特性、ガスの発散、血圧、及び示差血液容量を含む。最も好ま しくは、本発明の生物測定の個人認証システムは、個人の酸素測定法と心電計と 組み合わせて個人の指紋分析（この発明において、親指の指紋分析を含めるため に使われる）を利用する。指紋分析は、パルス酸素濃度計とＥＫＧからのデータ が非固有のパラメータを供給する間、好ましくは両者は二つの非固有のパラメー タ間で時間において同期しており、非固有のパラメータと独特の、本来備えてい るいる固有の生物測定パラメータの間で相関関係にあり、独特の、本来備えてい る固有の生物測定パラメータを供給する。具体的に言うと実際の時間で測定され たＥＫＧ信号は、実際の時間において血流の速さの変化としてパルス酸素濃度計 で測定されるパルスと同期される。 例えば、指紋分析が独特の、本来備えている固有の生物測定パラ メータとマッチした場合、そして非固有の生物測定パラメータとしてのパルス酸 素濃度計データのパルスとパーセンテージ酸素飽和とＥＫＧが受入可能な規範内 で相関している場合、そしてパルスが二つの異なった、同期化可能な方法で同期 化されることが決められる場合、指紋で識別される個人は、不適格とされず、除 外されず、又は死んだものとされず、個人の認証は達成される。選択的に、皮膚 温度を認証を求める個人の生存可能性の更なる確認を提供するために加えること ができる。本発明による個人の認証で、行動の変化が生じる。認証された個人に 利用可能な行動は機器へのアクセス、物理的施設へのアクセス、種々の理由によ る個人の認識、許可された場所又は許可された機器を使った個人の存在の確認、 及び個人の身分が遠隔で決められ又は制御される場合である他の状態を含む。 個人の認証及び物理的施設への入場又は機器の使用の許可の第１のレベルを越 えて、行動の適合性は、血液ガス又は血液アルコール又は制御された化学物質の レベルのような、大量輸送機関のような機器の人間による操作を損なう他の特性 の測定を介した制御へのアクセスの第２のレベルのために変化させることができ る。 本発明の特徴は、本来備えている固有な、及び非固有な生物測定パラメータが 、同時にそして健康な組織を冒さないように認識、比較、そして認証の決定の為 に集められることである。 本発明の他の特徴は、非固有の生物測定パラメータは、個人の識別を求める特 定の個人に対して識別する必要がないということである。 本発明の利点は、個人の認証を求める特定の個人は、潜在的に間違った認証を 避ける安全手段と比較して複数の生物測定パラメータを受けることである。 本発明の一つの選択的特徴は、個人識別番号又はコード、写真、 又は他の手段の使用によるような、独特の、本来備わっている固有の生物測定パ ラメータの蓄積されたデータのサーチを最小化するための情報入力とデータエン トリー装置の使用を含んでいる。 本発明の他の選択的特徴は、独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメ ータのデータを受けるための機器に蓄積されるより、磁気又は光媒体に存在する 符号化され暗号化された情報、又は認証を求める個人により所有されるプラステ イックカードに蓄積されたホログラムを読み取り、分析する装置を含む。 他の本発明の選択的特徴は、自筆の署名、網膜の形状、声紋、又は個人又は個 人の特徴の物理的広がりのような、複数の独特の、本来備わっている固有の生物 測定パラメータを識別し、比較する装置を用いて追加の認証を提供することであ る。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好ましい実施態様の概略図である。 図２ａ、２ｂ、２ｃは、本発明の好ましい実施態様の平面図である。 図３ａ、３ｂ、３ｃは、測定装置の位置を示す本発明の好ましい実施態様の断 面図である。 図４は、心電計の信号の非固有の生物測定パラメータを認識するための装置の ブロック線図である。 図５は、血液酸素飽和の非固有の生物測定パラメータを認識するための装置の ブロック線図である。 図６は、皮膚温度の非固有の生物測定パラメータを認識するための装置のブロ ック線図である。 図７は、本発明による認証を完了するためのチャートである。 図８は、図４に示された心電計の信号の非固有の生物測定パラメ ータを処理するための回路の電気的概略図である。 図９は、図５に示された血液酸素飽和の非固有の生物測定パラメータのための 赤及びＩＲランプにパルスパワーを生成するための回路の電気的概略図である。 図１０は、図５に示された血液酸素飽和の非固有の生物測定パラメータ示す信 号を処理するための回路の電気的概略図である。 図１１は、図６のブロック線図に示された温度センサのための回路の電気的概 略図である。 発明の実施の態様 図１は、本発明の個人の生物測定認証システムの好ましい実施態様の概要図を 示す。この実施態様はデータ入力とセンサ装置を含むカウンターの表面に備えら れたアクセス制御ユニットである。このアクセス制御は、入力とシステムの使用 を要求している特定の個人の認証を提供するため、保護される電子コンピュータ システムと相互接続されている。 この実施態様は、非固有な生物測定示標データの処理６と独特の指紋イメージ の処理４のために一般的な目的のコンピュータ２の一部分を利用する。 アクセスを求める個人は、最初に識別コードを入力し、認証が成功し又は不成 功に完了するまで約１０秒間、種々のセンサを含む輪郭が描かれた表面に両手を 置き、アクセスが認められ、あるいは拒否される。 識別コード入力８は、個人識別コード番号（ＰＩＮ）、又は挿入される識別カ ードであり、アクセスシステムを介してアクセスを要求する。個人識別コードは 、装置によって検出された独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータ と、蓄積されたデータを比 較するために必要なサーチプロセスを減らす。これは個人認証を確立するために 必要な操作を速めるよう作動する。さらに、ＰＩＮ番号は認証処理における比較 の追加的、予備的レベルを提供する。 認証システム要素は、独特な、本来備わっている固有の識別のため、コンピュ ータ論理とメモリ機能４に対し分析のためのデータを入力する指紋イメージセン サ１０と、非固有な生物測定の実証のための心電図（ＥＫＧ）、パルス、血液酸 素飽和、及びさらなる選択的実証として皮膚温度を認識するため、コンピュータ システム６に分析するための情報を入力する信号処理機能３０を持った非固有の 生物測定センサ２４、２６、２８を有している。情報のこの組み合わせで、認証 とアクセスを求める個人は、独自に識別され、認証を求める個人が不適格ではな く、除名されておらず、または死亡していないとの決定がなされる。別の言葉で 言うと、認証の間に時間的に変化する生理学上の特性によって体を傷つけずに測 定されるような個人の生物学上の特性が、個人が生きており、認証とアクセスの ため受入可能な生理学上の条件で機能していることを認証するため、独特の、本 来備えている固有の指紋のパラメータと共に用いられる。 指紋認識カメラ１０とシステム４は、よく知られた装置、回路、及びソフトウ エアを採用している。個人の指紋パターンは、個人が検出窓４２（図２に示され 、以下に記載されている）に親指を置くとき、カメラ１０により検出される。検 出されたイメージは、イメージプロセッサ１２でとらえられ分析され、走査され たイメージベクトルアレイとＰＩＮによりインデックスされた予め蓄積されたメ モリファイル１６から選択されたアレイとの相関関係で、比較器１４により実証 される指紋の詳細のベクトルアレイに展開される。イメージが蓄積された情報と マッチした場合、比較器１４の出力１８ は、図７において図式で表され下記に記載されているように、決定処理を合図し て出力を開始する。 システム４と共に作用するカメラ１０のような指紋認識システムは、サムスキ ャン（株）のロンバードＩＬを商業的に利用可能である。このようなシステム４ は米国特許第４，８９６，３６３号(Tayler)に記載されている。代わりにカメラ １０は、デジタルバイオメトリックスからのミネトンカＭＮのモデルＦＣ−１１ 指紋採取ステーションが商業的に利用可能である。デジタルバイオメトリックス のカメラ１０が使われるとき、シャンペインＩＬのブリツマッチから商業的に利 用可能な比較ソフトウエアと共に、ドルアル、ケベック、カナダのマトロックス エレクトロニクス システムズＬＴＤから商業的に利用可能なフレームグラバ ーＩＰ−８イメージ処理ボードも使われる。 予め蓄積された指紋選択パターンは、指紋認識システム４に格納されたＲＯＭ メモリに蓄積され、又は非同期Ｉ／Ｏポートに接続された標準キーパッドを介し て個人でアクセスされたコンピュータ端子のメモリに蓄積され、又はアクセスシ ステムを動作させる時アクセス機器に対して提供される磁気又は光識別カードを 介して安全なアクセスシステムに入る。識別カードは、キーパッドを用いてＰＩ Ｎの入力を置き換えるか補足する。 図１に示された非固有の生物測定認識回路は、アナログ信号プロセッサ３２、 発光ダイオード（ＬＥＤ）源（１つは可視範囲（約６６０ｎｍ）、及び他は赤外 線（ＮＩＲ）の近くの範囲（約９１０ｎｍ））で伝達する生物学的（ＥＫＧ）電 極２４、血液パルス／酸素モニタのプレチスモグラフ信号のために、時間を定め られたパワー源と信号処理３４で伝達する検出器２６、及び処理及び周囲温度セ ンサ３６で伝達する温度センサ２８を有している。 アナログ処理のあと、信号はインターフェース２２（アナログ デバイス オ ブ ノーウッドＭＡから利用可能なＲＩＴ−８１５カードのような）を介して分 析のためにデイジタル化されたコンピュータシステム６に伝達される。デイジタ ル化された信号は、例えば、アルモックＮ．Ｙ．のＩＢＭ（株）から利用可能な 一般的目的のためのコンピュータＣＰＵ内で処理される。センサ処理３８は、選 択した一般のコンピュータのプログラムにおいて通常の知識を有した者によって プログラム可能な論理パターンが続く。論理パターンは図７のフロー線図に示さ れた多様な計算をし、円滑にし、そして比較するステップを含む。受入範囲はメ モリ２０に蓄積され、さらに図７のフロー線図内で規定された決定過程３２４、 ３２８、３３０、３３２で個々のデータと比較される。 図２は、２ａ〜２ｃに示されたカウンタに設けられた安全アクセスの実施態様 である。図２ａはほぼ正面図４０−Ａを示す。２ｂは側面図４０−Ｂを示す。そ して図２ｃは平面図４０−ｃを示す。カウンタに設けられた安全アクセス機器（ ６０）は、親指又は指をうまく受け、前面の表面６４で開かれており、検出窓４ ２及び下記の他のセンサ要素へのアクセスを提供する機器の内側に延ばすための 、好ましくはへこんだパターンをもった親指又は指位置用くぼみを持っている。 その中でセンサは離れた光から保護される。くぼみ６２の位置と形状は、くぼみ ６２の検出窓４２に適切に方向づけられた手の親指又は指と共に、生物学的電極 ４４、４６、４８、５０に認証を求める個人の左又は右の手を置けるようにして ある。スイッチ（図示なし）は走査を動作させるために電極に隣接した機器６０ 上に据えつけられる。 検出窓４２は、光を向け直すためにプルズムでもよく、好ましくは窓４２を保 護すると共に、使用者に良い感触を与えるためにコー テイングをする。この形状は、指紋スキャナに係る選択された指又は足指のため の位置を提供する一方、ＥＫＧ電極と接触する手又は他の体の部分の位置づけを するために許容される多くの一つである。例えば、測定区分は中央に検出窓と、 足指又は指が検出窓と手と足の部分に接触するＥＫＧに位置されるように、どち らかの側に形成されたＥＫＧ電極を有し、本質的に平らである。 図２ａと２ｃは、ＰＩＮの入力用キーパッド５４と情報と状況の出力のための 表示窓５６を示す。この形状はＩＤカード、又は言葉又は音声のトーンの入力又 は出力のためのメモリ装置及びサウンドトランスジューサのための読み取り器を 含めるために拡張できる。 この安全アクセス器具のカウンタに設けられた実施態様は、電源、信号、及び データ伝達のために適当な電気ケーブル（図示なし）によりコンピュータに接続 されている。さらに機器は、コンピュータ関連論理機能、パワー供給、及び出力 装置を扱うマイクロプロセッサとメモリを含めるため、容易にアクセス器具に組 み入れることができる。この器具の出力は、認証が得られた後、安全装置又は設 備への個人的アクセスを許容するリレー又は他の応答機器を使用した簡単な呼出 し信号である。 図３ａ−３ｃは、安全アクセス器具のカウンタに設けられた実施態様を示し， 外部の一部を切り取って発光ダイオード９２と９６が本質的に全く反対の光検出 器９８であるように、スプリング組み立て９０に関し窓４２の位置を詳細に示し ている。代わりに、発光ダイオード９２と９６、及び光検出器９８は親指配置く ぼみの上又は下に取り付けられる。選択的な皮膚温度センサ８０は、手の親指の 指紋の領域の関係に近い皮膚と接触する親指配置くぼみ６２の入力軸のラインの 、窓４２の隣に位置される。 図４、５、６は、センサインターフェース電子ブロック３０、及 びセンサ２４、２６、２８を拡大した、非固有の生物測定パラメータＥＫＧ、血 液酸素、パルス、及び皮膚温度を測定するための回路の構成要素のブロックダイ アグラムである。ＥＫＧ検出に使われるセンサ２４は、図４に示されているよう に信号電極１０２と１０４と接地電極１０６である。これらはそれぞれ図２の４ ６と４８、及び接地電極４４と５０（共に接続されている）と同じ電極であり、 接地電極１０６と第１の生物測定電極１０４は、左側に接触し、第２の生物測定 電極１０２は右側に接触する（図示なし）。 本発明に有用な生物測定電極は、ミネソタ マイニング アンド マニュファ クチャリング（株）、セントポール、ＭＮから商業的に利用可能である。特に好 ましいのは、米国特許第５，０１２，８１０(Strand et al)、米国特許第４，５ ２４，０８７、４，５３９，９９６、４，５５４，９２４、４，８４８，３５３ (all Engel)、及び米国特許第５，１３３，３５６(Bryan et al)に記載されたも のである。 電極１０２、１０４、１０６は、指又は親指を接触するために備えられた導電 性粘着表面(adhesive surface)に設けられている。電極１０２、１０４、１０６ は、導電性粘着接触表面がほこりや皮膚の薄片で汚染されるので、定期的に変え る。電極１０２と１０４は、電極１０２と１０４に対する効率的なインターフェ ースのために必要な高入力インピーダンスを持った信号増幅を提供する差動計測 増幅器１１０の入力に接続される。計測増幅器１１０には、人に対して電気的に 絶縁するため、絶縁増幅器１１２が接続される。計測増幅器１１０と絶縁増幅器 １１２は、主パワー供給から電気的に絶縁されているため、安全な保護を提供す る隔離されたＤＣ−ＤＣコンバータ１１８によってパワーを与えられる。 ＥＫＧ信号は０．０５Ｈｚから３０Ｈｚの周波数の外側の不要な ノイズを取り除くため、バンドパスフィルタ１１４で処理され、人体からの信号 レベル補償するためバッファー増幅器１１６で増幅される。処理されたＥＫＧ信 号出力１２６は、アナログ−デジタルインターフェース２２に伝達される。 血液酸素飽和センサのブロックダイアグラムは、図５に示されている。センサ はパルス酸素濃度計型であり、当業者にはよく知られている。この装置の放出体 (emitters)とセンサは、検出窓４２（図３に示されている）に配置され、人の親 指の組織を介して多数の波長で赤外線（ＮＩＲ）の近くと可視光を発し、伝送さ れた光を検出する。光放出体は、一方の光は他の光がオンのときオフとなるよう 交互にパワーを与えられ、光の駆動の速さは人の心臓の速さ、例えば１５００Ｈ ｚより大きい周波数である。 検出された光は同じ駆動速度でサンプルされ、事実上正常な心臓パルス周期に 直接関連して脈打つ。特別なパルス周期のピークと谷の段階において検出された 光の強度の変化は、動脈血液の吸光度の相対的測定を提供する。多数の波長（通 常は約９１０ｎｍと６６０ｎｍ）での相対的吸光度を比較することにより、酸素 飽和値が問題の血液のために決められる。 光源１４０は、二つの波長で光を発する。６６０ナノメータの波長で光を放射 する発光ダイオード（ＬＥＤ）１４２と、９１０ナノメータの波長で光を放射す るＬＥＤ１４４は、ＬＥＤ駆動源１４８と１５０で駆動される。ＬＥＤは、光源 全体の二つの別の状態、１５６で示された９１０ダイオードはオン／６６０ダイ オードはオフ、１５２に示された９１０ダイオードはオフ、６６０ダイオードは オン、を提供する断続的なオン、オフ条件を発生するクロック発生器１４６によ り時間が測られる。 検出器１７０は、可変電流シリコンホトダイオード１７２で伝送 された光を電気信号に変換する。可変電流信号は、電圧増幅器１７４への電流に よって可変電圧に変換される。検出はＬＥＤ放射タイミングと同期化され、サン プルで二つの別個の状態の各々の間伝送される光のレベルをサンプルホールド回 路１８２と１８６で検出保持する。各伝送された光信号は、血液酸素計算とセン サプロセッサ３８での処理のために分離されたＤＣとＡＣ要素の両方を含む。９ １０ナノメータ信号は増幅され１９０、１０Ｈｚより上の不要な信号を取り除く ためにフィルタを通され、そして接続１９８−Ｄを介してインターフェース２２ に伝達される。ＡＣ要素は０．３Ｈｚのハイパスフィルタ１９４によって分離さ れ、増幅器１９６により増幅され、接続１９８−Ａを介してインターフェース２ ２に伝達される。 ６６０ナノメータ信号の平行処理は、チャンネル２００、２０２、２０４、２ ０６，及び２０８−Ａと２０８−Ｃ介して行われる。 このシステムの血液酸素測定はよく知られており、米国特許第４，８６９，２ ５４と第５，０７８，１３６(Stone et al)に記載されている。パルス酸素濃度 計は、ネルコール（株）、ヘイワードＣＡで販売されている発光ダイオード１４ ２と１４４、及び検出器１７０を含めて、特許に記載されているように商業的に 利用可能である。パルス酸素濃度計信号の処理は、時間領域信号処理としてここ に記載されている。明らかに、処理は信号をセンサで直にデジタル化し、デジタ ル信号処理技術を用いて周波数領域で行うことができる。 皮膚温度は、人体の温度範囲を横切った線形性の選択された固体センサで測定 される。関連した測定回路２５０のブロック線図は、図６に示されている。皮膚 温度センサ２５２は、個人の保護のために隔離されたＤＣ−ＤＣコンバータ２５ ６によって供給される。セ ンサ２５２からの電圧は線形に温度に依存しており、増幅され、増幅器２５８と ２６２により他の回路から隔離されている。温度信号は、電気的ノイズを取り除 くため０．５Ｈｚより上の全ての周波数を取り除くためフィルタを通され２６４ 、接続２７２を介してインターフェース２２に伝達される。代わりに、周囲温度 ２５４センサは、ブロックダイアグラム２６０に示されているように、環境的条 件を補償するために使うことができる。選択的温度センサ２５４からの信号は、 増幅器２６１により増幅され、接続２６８を介してインターフェース２２に伝達 される。 個人の生物測定認証システムのための認識と比較は、当初はＥＫＧ１２６、９ １０ナノメータ１９８−Ａと１９８−Ｃ、及び６６０ナノメータ２０８−Ａと２ ０８−ＣでのＮＩＲ光、及び温度２７２のための、生物測定センサ信号の分析を 伴った指紋認識に基づいている。認証は、当業者に知られているワトコム イン タナショナル（株）ワーテルロー、オンタリオ、カナダのコンピュータコードに 記載されたプログラミングを用いてコンピュータ６内で埋め込まれた論理プログ ラムで処理される。認識サブシステム、比較サブシステム、及び認証サブシステ ムの記載は図７に示されている。選択的に、認証は当業者に知られた方法で中立 のネットワークを用いて処理できる。 図７に示されている認証処理は、個人の認証を求める特定の個人により，又は ＰＩＮ識別３００を伝達するＩＤカードの挿入によってＰＩＮに入力して開始さ れる。前記特定の個人は彼又は彼女の手を図２ａ−２ｂに示された位置に置き、 前記特定の個人の指紋は走査３００され、参照ベクトル３４２を得るため処理さ れる。適当な記録３４４がメモリ１６から取り出され、受入れ又は拒否のために 比較される。比較が拒否された場合、非固有の生物測定パラメータ から生ずる比較に係わらず、認証はできない。好ましい実施態様において、拒否 された認証のため、アクセスは否定される。 指紋蓄積からのデータを持った指紋認識のために用いられる認識及び比較サブ システムを並列にし、非固有の生物測定認識段階が図７に示されているように同 時に開始する。 ＥＫＧ信号の多数の見本（約１２８）、光信号、及び好ましくは０．５秒の期 間に集められたＥＫＧ信号を有するおおよそ３．２秒の期間の選択的温度信号、 にわたって生物測定データは認識され、集められる。論理プロセスは、５点のロ ーリング平均３２０を用いて光及びＥＫＧ信号を円滑にし、ＥＫＧと９１０ｎｍ の光信号３２２の主たるピークを見出し、ＥＫＧと光信号３２４の割合を計算し 、９１０ｎｍＮＩＲ信号３２６の谷を見出し、６６０ナノメータと９１０ナノメ ータ光信号３２８からの酸素飽和比率を計算し、そして温度信号を平均化し、平 均の実際の皮膚温度３３０を計算することによって、プレチスモグラフ、ＥＫＧ 、及び温度の信号を分析することを続ける。 次の比較３３２は、９１０ｎｍ光プレチスモグラフ信号とＥＫＧ信号により同 時に得られるパルスの割合でなされる。両方の方法により測定されたパルスの割 合が、受入可能な共時性(synchronicity)内である場合、論理処理は続けられる 。受入可能な共時性がない場合、指紋識別の比較３４６の結果に係わらず、認証 は拒否される３５２。 二つのパルスの割合が受入可能な共時性内である場合、酸素飽和、パルス、及 び温度の生理学上の規範は、計算された酸素飽和比率３２８、パルス割合３２４ 、及び温度３１０と比較３３６するために呼び出される。受入可能な比較３３６ がある場合、その時は受入可能な指紋比較３４６で、認証３５０がある。受入可 能な比較３３ ６がない場合、指紋比較３４６の結果に係わらず、認証は拒否される３５４。好 ましければ、認証サブシステムは設備の機器にアクセスを与える。 図８は、図４にブロックダイアグラムとして示されているＥＫＧ回路の詳細な 回路ダイアグラムである。表１は、この回路に用いられる要素と装置のリストで ある。 図９は，図５のブロックダイアグラム１４０に示された血液酸素濃度計光パワ ー回路の詳細な回路図である。表２はこの回路に用いられる要素と装置である。 図１０は、図５のブロックダイアグラム１７０として示された血液酸素濃度計 読み取り回路の詳細な回路図である。表３はこの回路に用いられる要素と装置の リストである。 図１１は、図６のブロックダイアグラム２５０と２６０に示され ている温度センサ回路の詳細な回路図である。表４はこの回路で用いられる要素 と装置のリストである。 本発明の実施の態様を開示したが、以下の請求の範囲は本発明の範囲を開示す る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年２月６日 【補正内容】 請求の範囲 １．生物測定の個人認証システムにおいて、該システムは、 （ａ）少なくとも一人の特定の個人からの一種類の、独特の、本来備わってい る固有の生物測定パラメータを蓄積する蓄積サブシステム、 （ｂ）個人の認証を求める特定の個人の独特の、本来備わっている固有の生物 測定パラメータを検出するための第１の検出サブシステム、 （ｃ）個人の認証を求める特定の個人の認証の時間中、測定可能な変動性を有 する少なくとも一つの非固有の生理学上の特性の生物測定パラメータを検出する 第２の検出サブシステム （ｄ）蓄積サブシステムに蓄積された独特の、本来備わっている固有の生物測 定パラメータと、第１の検出サブシステムにより検出された独特の、本来備わっ ている固有の生物測定パラメータを比較する第１の比較サブシステム、 （ｅ）各非固有の生物測定パラメータを前記種類の生理学上の規範と比較する 第２の比較サブシステム （ｆ）第１の比較サブシステムと第２の比較サブシステムによりなされた比較 を評価することにより、個人の認証を求める特定の個人が同一であることを確認 するる認証サブシステム、 を有する生物測定の個人認証システム。 ２．請求項１に記載されたシステムにおいて、第２の検出サブシステムは検出 し、第２の比較サブシステムは少なくとも二つの非固有の生物測定パラメータを 、受入可能な範囲内の二つの非固有の生物測定パラメータ間の生理学上の相関関 係と比較するシステム。 ３．請求項１又は２に記載のシステムにおいて、蓄積サブシステ ムは個人の識別コード番号を処理することによりデータベースサーチを限定する ために用いられ、又は蓄積サブシステムは個人が所持しているカードに内在して おり、又は蓄積サブシステムは独特の、本来備えている生物測定検出システムの データを登録しているシステム。 ４．請求項１から３のいずれかに記載のシステムにおいて、非固有の生物測定 パラメータが、パルス割合、心電計の信号、人の組織のスペクトル特性、血液の 酸素供給割合、血流、ヘマトクリット、組織の生化学的分析、電気的プレチスモ グラフ、皮膚滲出物、皮膚の機械的特性、ガスの移動、血圧、示差血液容量、及 びそれらの組み合わせからなるグループから選択されるシステム。 ５．請求項１から４のいずれかに記載のシステムにおいて、非固有の生物測定 パラメータは、さらに皮膚温度を含むシステム。 ６．請求項１から５のいずれかに記載のシステムにおいて、独特の、本来備え ている固有の生物測定パラメータが、指紋、気孔紋、手のひら紋、声紋、及び網 膜の形状からなるグループから選択されるシステム。 ７．請求項１から６のいずれかに記載のシステムにおいて、さらに、うまく認 証された個人の血液中のアルコール又は制御された化学物質のレベルを測定する アクセスサブシステムを含んでいるシステム。 ８．請求項１から７のいずれかに記載のシステムを用いた、個人の認証により 設備へのアクセスを制御する、請求項１から７のいずれかに記載のシステムを有 する機器。 ９．システムはさらにうまく認証された個人の血液中のアルコール、又は制御 された化学物質のレベルを測定するアクセスサブシステムを有し、かつ機器への アクセスは、個人がうまく認証された後 、アクセスサブシステムにより制御される請求項８に記載の機器。 １０．請求項１から７のいずれかに記載のシステムを用いた特定の個人を認証 する方法であって、該方法は、 （ａ）同時に、独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータを認識し 、かつ認証の時間中に測定可能な変動性を持った少なくとも一つの非固有の生理 学上の特性の生物測定パラメータを認識する請求項１から７のいずれかのシステ ムを含む装置に、個人の両手を置き、そして、 （ｂ）個人の認証を求める特定の個人の識別を確認するため、請求項１から７ のいずれかに記載のシステムにより検出された生物測定パラメータを比較する 段階を有する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 カリム，ヘイティム エム. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427 （番地なし) (72)発明者 ブラン，ブラッドフォード エル. アメリカ合衆国，アラバマ 35223，バー ミンガム，イングリッシュ ビレッジ レ ーン 2100 (72)発明者 アーネソン，マイケル アール. アメリカ合衆国，メリーランド 21157, ウエストミンスター，コンローズ ドライ ブ 1500

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生物測定の個人認証システムにおいて、該システムは、 （ａ）少なくとも一人の特定の個人からの一種類の、独特の、本来備わってい る固有の生物測定パラメータを蓄積する蓄積サブシステム、 （ｂ）個人の認証を求める特定の個人の独特の、本来備わっている固有の生物 測定パラメータを検出するための第１の検出サブシステム、 （ｃ）個人の認証を求める特定の個人の認証の時間中、測定可能な変動性を有 する少なくとも一つの非特有の生理学上の特性の生物測定パラメータを検出する 第２の検出サブシステム （ｄ）蓄積サブシステムに蓄積された独特の、本来備わっている固有の生物測 定パラメータと、第１の検出サブシステムにより検出された独特の、本来備わっ ている固有の生物測定パラメータを比較する第１の比較サブシステム、 （ｅ）各非固有の生物測定パラメータを、前記種類の生理学上の規範と比較す る第２の比較サブシステム （ｆ）第１の比較サブシステムと第２の比較サブシステムによりなされた比較 を評価することにより、個人の認証を求める特定の個人が同一であることを確認 するる認証サブシステム、 を有する生物測定の個人認証システム。 ２．請求項１に記載のシステムを用いた特定の個人を認証する方法であって、 該方法は、 （ａ）同時に、独特の、本来備わっている固有の生物測定パラメータを認識し 、かつ認証の時間中に測定可能な変動性を持った少なくとも一つの非固有の生理 学上の特性の生物測定パラメータを認識 する請求項１に記載のシステムを含む装置に、個人の両手を置き、そして、 （ｂ）個人の認証を求める特定の個人の識別を確認するため、請求項１に記載 のシステムにより検出された生物測定パラメータを比較する 段階を有する方法。 ３．請求項１又は２に記載されたシステムにおいて、第２の検出サブシステム は検出し、第２の比較サブシステムは少なくとも二つの非固有の生物測定パラメ ータを、受入可能な範囲内の二つの非固有の生物測定パラメータ間の生理学上の 相関関係と比較するシステム。 ４．請求項１から３のいずれかに記載のシステムにおいて、蓄積サブシステム は個人の識別コード番号を処理することによりデータベースサーチを限定するた めに用いられ、又は蓄積サブシステムは個人が所持しているカードに内在してお り、又は蓄積サブシステムは独特の、本来備えている生物測定検出システムのデ ータを登録しているシステム。 ５．請求項１から４のいずれかに記載のシステムにおいて、非固有の生物測定 パラメータが、パルス割合、心電計の信号、人の組織のスペクトル特性、血液の 酸素供給割合、血流、ヘマトクリット、組織の生化学的分析、電気的プレチスモ グラフ、皮膚滲出物、皮膚の機械的特性、ガスの移動、血圧、示差血液容量、及 びそれらの組み合わせからなるグループから選択されるシステム。 ６．請求項１から５のいずれかに記載のシステムにおいて、非固有の生物測定 パラメータは、さらに皮膚温度を含むシステム。 ７．請求項１から６のいずれかに記載のシステムにおいて、独特の、本来備え ている固有の生物測定パラメータが、指紋、気孔紋、 手のひら紋、声紋、及び網膜の形状からなるグループから選択されるシステム。 ８．請求項１から７のいずれかに記載のシステムにおいて、さらに、うまく認 証された個人の血液中のアルコール又は制御された化学物質レベルを測定するア クセスサブシステムを含んでいるシステム。 ９．請求項１から８のいずれかに記載のシステムを用いた、個人の認証により 設備へのアクセスを制御する、請求項１から８のいずれかに記載のシステムを有 する機器。 １０．システムはさらにうまく認証された個人の血液中のアルコール、又は制 御された化学物質レベルを測定するアクセスサブシステムを有し、かつ機器への アクセスは、個人がうまく認証された後アクセスサブシステムにより制御される 請求項９に記載の機器。