WO2018198286A1

WO2018198286A1 - 生体認証装置、生体認証システム、及び携帯端末

Info

Publication number: WO2018198286A1
Application number: PCT/JP2017/016806
Authority: WO
Inventors: 平塚　幸恵; 川前　治; 学勝木; 千代大野
Original assignee: マクセル株式会社
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-11-01
Also published as: JP6818878B2; JPWO2018198286A1

Abstract

ユーザの生体情報を測定する生体情報測定部と、生体情報の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、記憶部に記憶された生体情報から、生体情報の変動パタンを抽出してその特徴量を求める変動パタン抽出部と、変動パタン抽出部により抽出された生体情報の変動パタンの特徴量の登録可否を決定するテンプレート登録判定部と、特徴量抽出部及び変動パタン抽出部より抽出された生体情報の特徴量を記録したテンプレートを管理するテンプレート管理部と、特徴量抽出部が抽出した特徴量とテンプレート管理部が管理するテンプレートとを照合し、ユーザの認証可否を判定する認証部と、を備える。

Description

生体認証装置、生体認証システム、及び携帯端末

　本発明は、生体認証装置、生体認証システム、及び携帯端末に関する。

　近年、IT技術の進展、高齢化社会を背景に消費者の健康意識(疾病予防)が上昇しておりヘルスケア市場の拡大が見込まれている。このような中で健康状態を高精度に常時モニタリング可能なウェアラブル端末の普及が見込まれている。

　また、携帯電話やスマートフォンなどモバイル端末の普及により、それらを用いたネットショッピングやネットバンキング、電子決済が可能になってきた。それに伴い、モバイル端末の不正利用を防止するために、指紋、静脈、虹彩などの生体認証技術を適用した製品も登場している。しかし、これらの生体認証技術はゼラチンや大根を使用したなりすましが可能であることが判明しており、セキュリティー上の脆弱性が指摘されている。

　このような背景の下、近年、心電図技術を活用した認証技術が登場しつつある。心電図技術は、指紋や静脈と同等レベルの認証精度をもつ一方で、生体検知（生存確認）が可能であり、なりすましが困難であるという特長もある。

　また、心電図技術は、ヘルスケア用途でも３大成人病である心疾患の検出に有効な指標であるとともに、近年企業内で注目の高まっているストレスや疲労度の分析でも重要な指標となっている。

　また、心電図技術と同様の特長を持つ認証技術に脈波を利用した認証技術がある。脈波は、ヘルスケアの観点からは心疾患のほかに動脈硬化の指標としての活用性もある。ただし、心疾患の診断に際しては脈波よりも心電図の方が正確性の高いより重要な指標となっている。その他の特長は心電図技術と同様である。

　心電図技術は、個人差はあるが、体調等の変動要因があるため、認証精度にばらつきが発生する。このため、体調に依存せず、高い認証率を維持するための仕組みが必要である。また、指紋・指静脈は基本的に１画像キャプチャによる認証であるが、心電図は周期的な時間変化を伴う生体情報であり認証に時間がかかるため、認証の失敗をできるだけ回避する必要がある。

　心電図を使用した認証機能を持つ情報端末装置には、特許文献１に記載の技術がある。この公報には「入力部と、被検体の体調を検知する体調検知部と、複数のテンプレートを保持するテンプレート保持部と、前記入力部に入力される操作と、前記テンプレートに基づき、前記被検体について認証を行う認証部と、を備え、前記テンプレートは、前記体調に応じて異なる。」という記載がある。

　また脈波を使用した個人認証方法、個人認証システムおよび生体情報測定システムには、特許文献２に記載の技術がある。この公報には「被識別者の運動量または体温等の身体状態のような環境パラメータと対応づけて周期的に変化する生体情報を記憶しておき、認証時に検出した環境パラメータに対応して記憶されている生体情報を用いて認証を行うことにより、環境パラメータの変動にかかわらず精度よく本人確認を行うことができる。」という記載がある。

特開2013-239125号公報特開2007-213196号公報

　しかしながら、特許文献１では、体調に応じたテンプレート作成/登録方法についての記述がない。またテンプレートを登録する際の体調検出の方法についての記載もない。

　また、特許文献２では、測定対象である生体情報以外の情報を測定するための別センサ(例えば、加速度センサ)を用いて体調の変動要因である環境パラメータを検知する。そのため、装置内の部品点数が多くなる。また、そのセンサにより検出された体調変動要因とその時の生体情報が必ずしも相関しない場合においてもテンプレートを登録するため、不要なテンプレートが増加してしまう。このため、本人認証率を向上させる一方で他人受入れ率を増加させるリスクがある。

　本発明では、あらかじめヘルスケア用に測定した生体情報から体調の変化を示す変動パタンを自動抽出し、さらに抽出した変動パタンから登録に適したテンプレートを選定して登録し、認証精度を向上することを目的とする。

　本発明の生体認証装置は、ユーザの生体情報を測定する生体情報測定部と、生体情報の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、記憶部に記憶された生体情報から生体情報の変動パタンを抽出し、その特徴量を求める変動パタン抽出部と、前記変動パタン抽出部により抽出された前記生体情報の変動パタンの特徴量の登録可否を決定するテンプレート登録判定部と、前記特徴量抽出部及び前記変動パタン抽出部より抽出された前記生体情報の特徴量を記録したテンプレートを管理するテンプレート管理部と、前記特徴量抽出部が抽出した特徴量と前記テンプレート管理部が管理するテンプレートとを照合し、前記ユーザの認証可否を判定する認証部と、を備えることを特徴とする生体認証装置として構成される。

　また、本発明は、上記生体認証装置を用いた生体認証システム、および携帯端末としても把握される。

　本発明によれば、あらかじめヘルスケア用に測定した生体情報から体調の変化を示す変動パタンを自動抽出し、さらに抽出した変動パタンから登録に適したテンプレートを選定して登録し、認証精度を向上することができる。

本実施例の生体認証装置の機能ブロック図である。本実施例の生体認証装置のハードウェア構成図である。心電図テンプレート作成までの処理概要図である。心電図認証の一般的なフローである。心電図の特徴量の種類である。本実施例の生体認証装置の初期登録処理の画面IFである。生体情報格納部内の生体測定情報（心電図）である。テンプレート（心電図）の構成である。テンプレート管理テーブルの構成である。本実施例の生体認証装置の初期登録処理のフローである。ユーザ設定情報などの画面かつ登録表である。リスク評価テーブルの例である。追加テンプレート最大値管理テーブルの構成である。本実施例の生体認証装置の生体認証/生体情報測定フローである。本実施例の生体認証装置の心電図認証時の画面IFの例である。本実施例の生体認証装置の、ユーザ指示により心電図測定を行う画面ＩＦの例である。変動パタン抽出処理のフローである。追加可能なテンプレート数の上限値を算出するための処理フローである。テンプレート登録処理のフローである。テンプレート登録通知画面ＩＦの例である。脈波技術を適用した生体認証装置のハードウェア構成である。心電図技術を使用したリストバンド型生体認証装置である。心電図技術を使用したシャツ型生体認証装置である。心電図技術を使用したスマートフォン内蔵認証装置である。心電図技術を使用したリング型認証装置である。脈波を使用したイヤホン型認証装置である。脈波を使用したイヤークリップ型認証装置である。脈波技術を使用したスマートフォン内臓認証装置の指用ガイドの例である。生体認証装置の別の機能ブロック図（属性情報を活用した登録選別）である。生体認証装置ハードウェア構成図（属性データ取得センサ追加）である。属性データ種類テーブルの構成例である。生体情報格納部内の生体情報（心電図）である。変動パタンレファレンステーブルである。変動パタン抽出結果である。相関係数算出式である。テンプレート管理テーブルである。パタン種類分析のフローである。本実施例の生体認証システムの構成例である。属性データ種類テーブル（周辺情報追加）である。生体認証装置と外部センサ、スマートフォン、サーバの接続構成である。属性情報取得部（生体情報測定機器やセンサから取得する属性データを選択する）の処理フローである。スマートフォン/クラウド上のサーバでの生体情報変動パタン抽出処理のフローである。属性情報取得部の処理フローである。疾患診断機能付き生体認証システムの構成である。パタン別波形特徴量である。疾患診断結果管理テーブルの構成である。狭心症発症時の心電図変化の例である。変動パタン管理テーブル（生体認証装置側）の構成である。救助協力者登録画面ＩＦである。変動パタン管理テーブル（疾患対応策検討部内）である。心筋梗塞発症検出時の処理シーケンスである。疾患検出時に生体認証装置から送信される情報の例である。不整脈発症時の診断結果通知画面のＩＦである。本実施例の生体認証装置及びシステムを使用した医療サービスと保険サービス連携アプリケーションの例である。本実施例の生体認証装置及びシステムを使用した年金支給サービスの例である。

　以下、図面を用いて実施例を説明する。

　最初に、心電図について、図５を用いて簡単に説明する。心電図とは、心臓の電気的活動を体表面から波形として記録したものであり、心臓の動きを表現したものである。心電図は、縦軸を電位（mV）、横軸を時間（ms）として示される。図５の（Ｂ）に、心電図の基本波形を示す。心電図の波形には、P波（５４１）、Q波（５４２）、R波（５４３）、S波（５４４）、T波（５４５）、U波（５４６）という波が現れる。Q波（５４２）、R波（５４３）、S波（５４４）を併せた波をQRS波（５４７）という。それぞれの波は高さと時間幅を持つ。

　図５（Ｂ）の心電図の基本波形は、心臓の鼓動1回分を示したものである（P波の始まりから次のP波の始まりまで）。従って、生体の心電図測定の結果は、図５の（Ｂ）に示したような波形が連続的に繰り返されたものとなる。P波の始まりから次のP波の始まりを結んだ直線のことを基線（５４８）という。基線より上に現れる波形は陽性波形、下に現れる波形は陰性波形という。心電図波形の中でR波がもっとも高い波となるため、R波は心電図波形分析の際の参照ポイントとなる。

　生体認証における心電図の波形分析では、これら基本波形の波を参考にして波形を分析する。体調の変化や疾患の発症によりこれら波の振幅や時間幅が変化する場合がある。また一部の波が消失する場合もある。
＜生体認証装置の機能ブロックの説明（図１）＞

　図１は、本実施例の生体認証装置の機能ブロック図である。

　本実施例の生体認証装置（１０１）は、心電図を測定する生体情報測定部（１０２）、測定された心電図を測定時刻に対応付けて記憶する生体情報格納部（１０３）、生体情報から一定周期分の生体情報を読み込んで波形の特徴量を抽出し、平均値あるいは中央値を算出し、ユーザにとって通常であり、典型的なあるいは標準的な範囲の波形の特徴量の平均値あるいは中央値となるテンプレート（第１のテンプレート）を生成する特徴量抽出部（１０４、以下では説明の簡易化のため平均値を求める場合について説明する）、前記特徴量抽出部（１０４）と連携して記憶された生体情報から変動パタンを抽出し、その変動パタンの特徴量（平均値あるいは中央値、これを第１のテンプレートと区別して、第２のテンプレート）を求める生体情報変動パタン抽出部（１０６、以下では説明の簡易化のため平均値を求める場合について説明する）、前記特徴量抽出部（１０４）及び生体情報変動パタン抽出部（１０６）で求めた特徴量の平均値をテンプレートとして登録するテンプレート管理部（１０５）、抽出された生体情報の変動パタンの特徴量の登録可否を決定するテンプレート登録判定部（１０７）、前記生体情報を用いて個人を認証する本人認証部（１１５）、ユーザが操作を行うための操作部（１０８）、外部の機器と通信を行う通信部（１０９）、ユーザに各種情報の表示を行う表示部（１１０）、を有して構成される。以下、単にテンプレートと記載した場合には第１のテンプレート、第２のテンプレートを含むものとする。

　生体認証装置（１０１）は、心電図を使用した認証機能と心電図をヘルスケア情報として測定／記録する機能の両方の機能を備える。心電図をヘルスケア情報として測定／記録する機能も、生体情報測定部（１０２）と生体情報格納部（１０３）により実現される。また、生体認証装置（１０１）は、ヘルスケア用途も兼ねることから、認証を目的として生体情報を測定した場合においても必ず測定情報を生体情報格納部（１０３）に記録する。また、ヘルスケア用途での体調分析にも活用可能なように、生体情報を測定する際には、測定時刻も併せて記録する。
＜生体認証装置のハードウェア構成の説明（図２）＞

　次に図２を用いて、図１で説明した生体認証装置（１０１）のハードウェアの構成について説明する。

　生体認証装置（１０１）は、心電図の電位を測定するための電極（プラスとマイナス）（２０１）、電極で取得した電位から心電図信号を獲得する獲得モジュール（２０２）、本生体認証装置（１０１）の機能ブロックに係る全ての動作を制御するCentral Processing Unit(CPU)（２０３）、本生体認証装置（１０１）に係る全てのプログラムおよび各機能ブロックで使用する各種データ、生体情報の測定結果を記憶する記憶装置（２０４）、前記プログラム及び各種データを記憶装置（２０４）より読み出して一時的に記憶したり、キャッシュやワークメモリとして使用するRandom Access Memory (RAM)（２０５）、電極で測定したアナログの電位信号をディジタル信号に変換するAnalog to Digital Converter(ADC)（２０６）、生体情報測定時の時刻の計測やタイマー設定などに使用するためのTimer（２０７）、外部機器と通信するための有線／無線の通信モジュール（２０８）、ユーザが操作するあるいはユーザに情報を提供するための操作/表示用ディスプレイ（２０９）、を有して構成される。

　電極（２０１）、獲得モジュール（２０２）、CPU（２０３）、RAM（２０５）、ADC（２０６）、Timer（２０７）、記憶装置（２０４）が、生体認証/測定部の機能ブロック（１１６）に対応し、通信モジュール（２０８）は通信部（１０９）に対応し、操作/表示用ディスプレイ（２０９）は操作部（１０８）及び表示部（１１０）に対応する。
＜一般的な認証処理のフロー（図３、４、５）＞

　次に図４、図５を用いて、心電図技術を用いた認証処理の一般的なフローを示す。認証処理は、大きくテンプレート登録フローと検証フローからなる。これらの処理は、生体認証装置（１０１）により行われる。まず初めに、テンプレート登録フローについて説明する。

　テンプレート登録フロー（４０１）では、生体情報測定部（１０２）は、心電図信号を測定（４０２）すると、その信号を前処理（４０３）で品質チェックを行う。次に、生体情報測定部（１０２）は、心電図抽出（４０４）において心電図の波形抽出を行う。心電図抽出（４０４）では心電図のQRS波形（５４７）が抽出され、P波（５４１）とT波（５４５）が抽出される。次に、特徴量抽出部（１０４）は、特徴抽出（４０５）において波形中の特徴量を抽出する。抽出される主な特徴量は、波形中の間隔、振幅、そして角度である。以下図を用いて抽出する特徴量を説明する。

　図５の（Ａ）に、抽出される波形の間隔を示す。図中に示される、間隔RP（５０１、P波ピークとR波ピークの間隔）、RP_L（５０２、P波の始まりとR波のピークとの間隔）、RT_R（５０３、R波のピークとT波の終わりまでの間隔）、RP_R（５０４、P波の終わりからR波のピークまでの間隔）、RT_L（５０５、R波のピークからT波の始まりまでの間隔）、PR_S（５０６）、ST_S（５０７）、PR_I（５０８）、ST_I（５０９）、RQ（５１０、Q波のピークからR波のピークまでの間隔）、RS（５１１、R波のピークからS波のピークまでの間隔）、QT（５１２）に加えR波の間隔を示すRR_Iを加える。

　図５の（Ｂ）に、抽出される波形の振幅の種類を示す。R波ピークから、P波、Q波、S波、T波のピークの間の振幅を示すRP_A（５２０）、RQ_A（５２１）、RS_A（５２２）、RT_A（５２３）の４つがある。

　図５の（Ｃ）に、抽出される波形の角度の種類を示す。抽出される角度には、P波－Q波－R波の間の角度（５３０、AN_Qとした）、Q波－R波－S波の間の角度（５３１、AN_Rとした）、R波－S波－T波の間の角度（５３２、AN_Sとした）がある。特徴抽出（４０５）では、特徴量抽出部（１０４）及び生体情報変動パタン抽出部（１０６）が波形の特徴量を抽出するとともに、それらの特徴量の平均値を算出し、テンプレート管理部（１０５）がその結果をテンプレートとして登録する。生体情報変動パタン抽出部（１０６）の動作については、図１７を用いて後述する。

　図３を用いてテンプレート登録までの処理の概要を説明する。特徴量抽出部（１０４）は、生体情報測定部（１０２）が測定した波形（３０１）からRピークを検出（３０２）し、波形を１つ１つの波形に分割する（３０３）。特徴量抽出部（１０４）は、この時分割した波形はR波などを参照ポイント（３０４）にして波形をそろえる（３０３）。その後、特徴量抽出部（１０４）及び生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、波形ごとに特徴量を抽出しさらに抽出した特徴量についての平均値を求め（３０５）、テンプレート管理部（１０５）は、その結果をテンプレートとして登録する（３０６、４０６）。波形ごとの特徴量の平均値を求めるところも図４の特徴抽出（４０５）及び生体情報変動パタン抽出部（１０６）で行われる。

　次に、心電図の検証フローについて説明する。検証フローでは、生体情報測定部（１０２）は、心電図信号を測定する（４０７）と、その信号を前処理（４０８）で品質チェックを行う。次に、特徴量抽出部（１０４）は、心電図抽出（４０９）において心電図の波形抽出を行う。心電図抽出では心電図のQRS波形が抽出され、P波とT波が抽出される。次に、特徴量抽出部（１０４）は、特徴抽出（４１０）で波形中の特徴量を抽出する。抽出される主な特徴量は、波形中の間隔、振幅、そして角度である。特徴抽出（４１０）の処理内容は、テンプレート登録フローで説明した内容と同様である。

　一般に、テンプレート登録時に使用する波形の数の方が検証時に使用する波形の数よりも多い。テンプレートは、より平均的な値を出すために多くの波形を使用して作成される。一方、検証フローでは、検証時間を短くするために検証に使用する波形の数をできるだけ少なく設定している。照合（４１１）では、本人認証部（１１５）が、特徴抽出で求められた特徴量と、テンプレートとして登録されている特徴量とを照合し、認証の結果を出す。照合に際しては、テンプレートの値との差が、設定されている閾値以内に収まった場合に認証OKとする。設定された閾値以内に収まらなかった場合には、認証失敗とする。
＜本実施例の認証フローと上記一般な認証フローとの対応＞

　ここで、生体認証装置（１０１）では、図４の心電図信号の測定（４０２）から前処理（４０３）、心電図抽出（４０４）までの流れを生体情報測定部（１０２）で行っている。また、図４で説明したテンプレート登録のフローの特徴量抽出（４０５）からテンプレート登録（４０６）まで流れは、生体情報格納部（１０３）からテンプレート管理部（１０５）までの波線の矢印（登録フローＡ）で示された流れとなり、それぞれ、特徴量抽出部（１０４）、テンプレート登録判定部（１０７）で実行される。

　同様に、図４の検証フロー（４１２）の特徴抽出（４１０）から照合（４１１）に該当する箇所は、図１の実線で示した処理の流れとなり、それぞれ、特徴量抽出部（１０４）、本人認証部（１１５）で実行される。すなわち、特徴量抽出部（１０４）が、生体情報格納部（１０３）から測定した波形データを取得し、その波形データを特徴量抽出（１０４）の入力とし、特徴抽出（１０４）で特徴量を求める。本人認証部（１１５）は、特徴量抽出（１０４）で抽出された特徴量と、テンプレート管理部（１０５）が登録するテンプレートの特徴量（図８）とを照合し、特徴量の差が閾値内であれば、認証OKとなり、閾値を越える場合は認証失敗となる。
＜生体情報格納部が管理するデータ構成（図７）＞

　次に、図７を用いて、生体情報格納部（１０３）が記憶する生体情報管理テーブル（７００）の構成について説明する。生体情報管理テーブル（７００）は、ユーザの生体測定情報（例えば、心電図）が記録されたテーブルであり、生体情報測定部（１０２）が取得した心電図波形と測定時の測定時刻とが対応付けて記録されている。

　図７に、生体情報管理テーブル（７００）の例を示す。生体情報管理テーブル（７００）には、心電図の測定開始時刻（７０１）と測定修了時刻（７０２）を記録する項目と測定データ（７０３）を記録する項目がある。測定データは、例えば40msごとの電位を記録する。電位を記録するための間隔は、ヘルスケア用と認証用に十分な精度の波形を記録するために必要な間隔であればよく、40msに限定されるものではない。
＜テンプレート管理部が管理するデータ構成（図８、図９）＞

　次に、図８、図９を用いて、テンプレート管理部（１０５）が管理する１つ以上のテンプレート（８００）、およびテンプレート管理テーブル（９００）について説明する。生体認証装置（１０１）は、ヘルスケア用途も兼ねることから、テンプレート管理部（１０５）は、テンプレート（図８）を登録するとともに、テンプレートの元データとなる心電図を測定した時刻も併せてテンプレート管理テーブル（９００）に記録する。

　図８に、テンプレート管理部（１０５）に記憶するテンプレート（８００）の例を示す。テンプレート（８００）には、図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で説明した、波形内の特徴（間隔８０１、振幅８０２、角度８０３）ごとに、その特徴量の平均値が記述される。特徴変数（８０５）は、それぞれ、図５の（Ａ）（間隔の特徴）、（Ｂ）（振幅の特徴）、（Ｃ）（角度の特徴）で説明した特徴量となる。間隔の単位は「ｍｓ」、振幅の単位は「mV」、角度の単位は「°」となる（８０７）。

　生体認証装置（１０１）は、複数のテンプレートを登録することを特徴としているため、テンプレート（８００）を識別するための識別子（８０４）を示す番号も記録される。登録されたテンプレート（８００）に関するデータは、後述のテンプレート管理テーブル（９００）に登録する。

　図９に、テンプレート管理テーブル（９００）の構成を示す。テンプレート管理テーブル（９００）は、テンプレート（８００）のIDであるテンプレートNo（９０１）、テンプレートを求める際に使用した心電図波形を測定した時刻（測定開始時刻９０２と測定終了時刻９０３）、照合処理で使用された回数を示す使用頻度（９０４）を含む。
＜テンプレート登録判定部が管理するデータ構成（図１１、図１２、図１３）＞

　次に、図１２、図１３を用いて、テンプレート登録判定部（１０７）が管理し、記憶装置（２０４）に記憶されるリスク評価テーブル（１２００）、追加テンプレート最大値管理テーブル（１３００）について説明する。

　図１２は、リスク評価テーブル（１２００）の例を示す。リスク評価テーブル（１２００）は、心電図に基づいて判断されるユーザのリスクを評価するためのテーブルである。リスク評価管理テーブル（１２００）は、年齢（１２０１）、身長（１２０２）、体重（１２０３）、疾患有無と種類（１２０４）、お酒、煙草、カフェインの摂取状況（１２０５）、薬の服用（１２０６）、運動（１２０７）、睡眠（１２０８）など、心電図により評価対象となる項目を含む。

　リスク評価管理テーブル（１２００）の各項目の評価は、図１１に示す表示部（１１０）を介して表示した一連のユーザ情報登録画面からユーザにより設定された情報に基づき評価を行う。一連の登録画面では、年齢、身長、体重、疾患の有無と種類などのユーザの基本的な特徴を示すユーザ基本情報（１１０１）、お酒や煙草などの嗜好品の摂取状況（１１０２）、薬の服用状況（１１０３）、生活習慣の情報（１１０４）が、操作部（１０８）を介してユーザにより入力される。

　図１１に記載した一連のユーザ情報登録画面は、ユーザが機器の使用開始時に表示され、ユーザによる情報の入力を促す（一連の初期設定の手続きについては後述する）。ここで、ユーザにより入力された結果は、表示画面に示したユーザ基本情報（１１０１）、嗜好品の摂取状況（１１０２）、薬の服用状況（１１０３）、生活習慣の情報（１１０４）に示された各テーブルと同様の構成で、テンプレート登録判定部（１０７）により記憶される。

　ここで、リスク評価管理テーブル（１２００）の各項目の評価方法（１２０９）について説明する。年齢の項目では年齢によるリスクを評価する。一般に年齢が増すに従って不整脈などが増えることがわかっているため、年齢ごとにリスクを評価できるようにしている。例えば、不整脈は中高年でより発生することがわかっているため31歳から50歳はリスク評価+1、51歳から70歳はリスク評価＋2、71歳以上はリスク評価＋3とした（１２１０）。

　身長については、平均身長よりも低い場合に心疾患のリスクが高くなる傾向があるため、平均身長より10cm以上低い場合にリスク＋１とした（１２１１）。

　体重については、平均よりも多い場合は心臓に負担がかかりやすくなるため、平均体重よりも＋10ｋｇ以上の場合にリスク＋１とした（１２１２）。

　疾患の有無と種類の項目では、心臓への影響がある疾患について調べリスクを評価できるようにしている。具体的には、心臓病、脳卒中、腎臓病、糖尿病、高血圧、高脂血症、貧血の有無を調べ、リスクを評価している。心臓病はリスク＋３、脳卒中はリスク＋２、腎臓病はリスク＋２、糖尿病＋２、高血圧リスク＋２、高脂血症リスク＋２、貧血リスク＋１とした（１２１３）。

　また、嗜好品も心臓に影響を与えることが分かっているため、アルコール、煙草、カフェインの摂取状況を調べ、リスクを評価した。具体的には、１日１回以上アルコールを摂取する場合リスク＋１、また１日のアルコールの摂取量30cc以上（日本酒１合、ビール大瓶１本に相当）には、リスク＋１とした（１２１４）。

　煙草については、喫煙頻度を調べ、喫煙頻度１日１回以上５回未満の場合はリスク＋1、１日５回以上の場合はリスク+2とした（１２１５）。カフェインについては、カフェインの摂取頻度が１日１回以上の場合にリスク+1とした（１２１６）。

　また、薬服用状況についても調べリスクを評価するようにした。薬については種類ごとに心臓に影響の出やすいといわれているものを調査しリスクを評価する（１２１７）。

　運動に関しては、運動量が少ない人は虚血性心疾患にかかりやすいことがわかっているため、１日20分が20分以下の場合にリスク＋１とした（１２１８）。

　睡眠に関しては睡眠不足も心臓に影響を与えることが分かっているため平均睡眠時間が５時間以下の場合はリスク＋１とした（１２１９）。

　上記したリスク評価テーブルによる評価は、男女で体重や身長の平均値などが異なるため、男女別に行う。なお、各項目のリスク評価は一例でありこの例に限定されるものではない。

　次に、図１３を用いて、テンプレート（８００）の登録数の最大値を記録する追加テンプレート最大値管理テーブル（１３００）の例を示す。このテーブルでは、追加テンプレート数のデフォルト値（１３０１）と最大値（１３０２）とが記憶される。追加可能なテンプレート数（Na）は、デフォルトでは１（１３０３）に設定している。このため、リスク評価の結果０であった人でも新たに１つテンプレート登録可能である。図１３の例では、最大値として５を設定している（１３０４）。追加テンプレート最大値管理テーブル（１３００）は、テンプレート登録判定部（１０７）が記憶装置（２０４）に登録する。
＜本実施例の生体認証装置の実装例（図２２）＞

　次に、図２２を用いて、生体認証装置（１０１）の実装例を説明する。本実施例では、以降のフローや画面の説明に図２２の生体認証装置の例を用いることとする。
図２２の（Ａ）と（Ｂ）は、リストバンド型のウェアラブル機器の実装例である。このウェアラブル機器は、本体（２２０１）、リストバンド（２２０２）を有し、本体部分には、ユーザが操作を行うあるいは、ユーザへの情報を表示するディスプレイ（２２０３）、生体情報測定部（１０２）の一例である電極（１つは本体の表面２２０４に、１つは背面に設置している図２２Ｂの２２０５）、電源ON/OFFするためのボタン（２２０６）、認証の状態を表示するためのLED（２２０７）を備えている。
＜生体認証装置の初期登録フロー（図１の登録フローＡ、図１０、図６）＞

　次に、図１０を用いて、生体認証装置（１０１）の図１の登録フローＡについて説明する。説明では、図６を用いてユーザに表示するディスプレイ画面のイメージも使用する。

　図２２の生体認証装置（１０１）は、本体（２２０１）の電源ボタン（２２０６）の電源ON操作を受け付ける（ステップ１００１）。これにより生体認証装置（１０１）は、テンプレート（８００）の登録を開始する画面をディスプレイ（２２０３）に表示（図６の（Ａ））する。画面では登録にかかる時間を表示する。当該時間は、例えば、生体認証装置（１０１）が、本処理を実行する都度、上記画面を表示してから登録完了までの処理時間をタイマー（２０７）により計測して不図示のメモリに蓄積しておき、過去の上記処理時間の平均値を算出して表示すればよい。製品出荷前にあらかじめ記憶装置（２０４）に保持しておいた時間（おおよその見積もり時間）を表示してもよい。

　次に、生体認証装置（１０１）は、テンプレート登録画面を表示し、ユーザにテンプレート（８００）の登録を促す（図６の（Ｂ））。当該画面には、ユーザによる操作のイメージが、上記登録を促すメッセージとともに表示される。生体認証装置（１０１）は、ユーザにより本体の電極（２２０４）に手が添えられたことを検知し、測定を開始する（ステップ１００２）。

　生体認証装置（１０１）は、上記測定の途中、テンプレートを登録中である旨の画面を表示し、測定の残り時間を表示する（図６の（Ｃ））。生体認証装置（１０１）は、所定時間（図６の（Ａ）では３０秒）測定されたか確認し（ステップ１００３）、所定時間測定されていれば（ステップ１００３；Ｙｅｓ）、その測定された心電図の波形から特徴量を抽出して平均値を求める（ステップ１００４）。

　次に、生体認証装置（１０１）は、その結果を初回テンプレートとして登録する（ステップ１００５）。テンプレートの登録が完了すると、生体認証装置（１０１）は、登録完了の画面を表示する（図６の（Ｄ））。

　次に生体認証装置（１０１）は、認証画面を表示し、前記登録したテンプレートを使用して認証できるか否かを確認するために、ユーザに対して認証の実行を促す（図６の（Ｅ））。これに対し、生体認証装置（１０１）は、ユーザから再度本体（２２０１）の電極（２２０４）に手が添えられたことを検知すると、生体認証装置（１０１）は前記した検出フローを用いて認証を実施する（ステップ１００６）。

　次に、生体認証装置（１０１）は、認証が成功したか確認する（ステップ１００７）。ステップ１００７の結果、認証が失敗した場合（ステップ１００７；Ｎｏ）、生体認証装置（１０１）は、認証失敗の結果を表示し再度認証を促す（図６の（Ｆ）の表示後、図６の（Ｅ）を表示）。認証が失敗した場合は、生体認証装置（１０１）は、失敗回数をカウントしておき、認証失敗回数がＮ回以下か確認する（ステップ１０１１）。

　生体認証装置（１０１）は、失敗回数がＮ回以下であることを確認すると（ステップ１０１１；Ｙｅｓ）、再度認証を行う（ステップ１００６）。生体認証装置（１０１）は、失敗回数がＮ回よりも多いことを確認すると（ステップ１０１１；Ｎｏ）、登録したテンプレートを破棄して（ステップ１０１２）処理を終了する（１０１０）。失敗許容回数Ｎは、生体認証装置側で任意に設定可能である。

　一方、ステップ１００７の結果、認証が成功した場合（ステップ１００７；Ｙｅｓ）、生体認証装置（１０１）は、認証成功の画面を表示し（図６の（Ｇ）)、ユーザに対して基本情報等の入力を促す画面を表示し（図６の（Ｈ））、ユーザ基本情報等の設定画面を表示する（図６の（Ｉ）：登録画面の一部、図１１のユーザ基本情報（１１０１））。生体認証装置（１０１）は、ユーザから操作部（１０８）を介した基本情報等の入力を受け付ける（ステップ１００８）。

　生体認証装置（１０１）は、全ての項目について入力が完了したか判定し（ステップ１００９）、ユーザによる基本情報等の登録が完了すると（ステップ１００９；Ｙｅｓ）、一連の初期登録処理を終了する（ステップ１０１０）。

　生体認証装置（１０１）は、ユーザによる基本情報等の登録が完了すると、その結果を画面に表示する（図６の（Ｊ））。

　生体認証装置（１０１）は、全ての項目について入力が完了していないと判定すると（ステップ１００９；Ｎｏ）、ステップ１００６に戻る。
＜生体認証処理の認証フローと生体情報の測定（図１の検証フロー、図１４）＞

　次に、図１４を用いて、図１の検証フロー及び生体情報測定の方法について説明する。

　ユーザは図２２の生体認証装置（１０１）を装着し、生体認証装置（１０１）は、電源ボタン（２２０６）の電源ON操作を受け付ける（ステップ１４０１）。

　生体認証装置（１０１）は、図１５の（Ａ）に示す画面を表示して認証を促す。生体認証装置（１０１）は、ユーザが電極（２２０４）に手を添えられたことを検知し、認証を開始する（ステップ１４０２）。生体認証装置（１０１）は、認証中である旨を通知する画面を表示する（図１５の（Ｂ）、認証にかかる残り時間も表示する）。

　生体認証装置（１０１）は、本人認証が成功したか否かを判定し（ステップ１４０３）、認証に失敗した場合（ステップ１４０３；Ｎｏ）は、処理を終了する。ただし、例えば、あらかじめ設定しておいた許容回数分、認証をリトライできるようにしてもよい。図２２の生体認証装置（１０１）は、認証に失敗した時には認証ＮＧの画面（図１５の（Ｃ））を表示する。

　本人認証に成功した場合（ステップ１４０３；Ｙｅｓ）、生体認証装置（１０１）は、生体情報測定部（１０２）を用いて生体情報の測定を開始する（ステップ１４０４）。生体認証装置（１０１）は、測定開始の画面を表示し（図１５の（Ｅ））、測定中は測定時間などの情報を表示する（図１５の（Ｆ））。

　生体認証装置（１０１）が、ユーザが電極から手を放したことを検知すると、測定処理は終了し、測定した生体情報を記憶し（ステップ１４０５）、処理を終了する（ステップ１４０６）。なお、本人認証が終了した時点で測定を行わずに処理を中断することも可能である。その場合、本認証ＯＫの画面（図１５の（Ｄ））が表示された直後に電極から指を離すようにする。
＜タイマー設定を使用した時の認証と生体情報測定（図１５）＞

　生体認証装置（１０１）は、図１４記載の認証フローおよび生体情報の測定を実施した後、以降は例えばタイマー（２０７）を用いて、定期的に認証や測定を実行する。

　生体認証装置（１０１）は、要求されるセキュリティーレベルの高さに応じて一定時間間隔ごとに、認証の実行を求めるようにしてもよい。図２２の生体認証装置（１０１）の例では、あらかじめ設定されていた時間になると、再認証の画面を表示し再認証を促す（図１５の（Ｇ））。

　また、生体認証装置（１０１）は、タイマーで設定された時間ごとに、生体情報の測定を促すようにしてもよい。タイマーで設定する時間は、例えば、生体情報格納部に測定データがない時間帯に設定してもよいし、不整脈や疾患が比較的起きやすい時間に設定してもよい。図２２の生体認証装置（１０１）の例では、あらかじめ設定されていた朝の時間になると、測定画面を表示し測定を促す（図１５の（Ｈ））。
＜ユーザ指示による認証と生体情報測定（図１６）＞

　次に、図２２の生体認証装置（１０１）を用いて、本人認証と生体情報測定をユーザが指示する場合の例を示す。

　生体認証装置（１０１）は、本人認証実施後、再認証及び生体情報の測定をすることができる。本人認証ＯＫの状態は、装置装着中はその状態が継続するようにしてもよい。例えば、図２２の生体認証装置（１０１）において、本体裏側の電極（２２０５）からの電位が検知されている間は、装着中と判断してもよい。本人認証ＯＫの状態は、生体認証装置（１０１）を外した時と電源がOFFになった場合破棄され、それまでは本人認証ＯＫの状態が保持される。

　生体認証装置（１０１）は、装置装着中、認証ＯＫの状態が継続している場合においても、再認証する場合や生体情報を測定する場合に、ユーザの指示により認証や生体情報の測定を可能にすることができる。

　図１６の（Ａ）に、認証ＯＫの状態が継続している場合（本人認証後、生体認証装置を装着し続ける）のメイン画面の例を示す。画面には本人認証のための認証用アイコンと、心電図測定のための測定用アイコンが表示されている。この状態で、生体情報の測定を実施する場合には、ユーザは、表示されている測定用アイコンにタッチする（１６０１）ことにより、心電図の測定を開始することができる（図１６の（Ｂ））。本人認証についても同様に、認証用アイコンにタッチすることにより実施することができる。

＜生体情報変動パタン抽出部の変動パタン抽出処理フロー（図１の登録フローＢ、図１７）＞

　次に、図１７を用いて、本実施例の特徴である生体情報変動パタン抽出部（１０６）で実行する変動パタン抽出処理内容について説明する。

　生体認証装置（１０１）の生体情報変動パタン抽出部(１０６)は、生体情報格納部（１０３）にあらかじめ設定しておいた時間分の生体情報が記憶された場合に、変動パタン抽出処理を開始する。心電図は、一日の活動の中で時間帯によって緩やかに変化する場合があることがわかっている。このため、数時間程度の生体情報が生体情報格納部（１０３）に蓄積されてから生体情報変動パタン抽出部（１０６）の処理を開始することが望ましい。ただし開始の目安となる生体情報の記憶時間を限定するものではない。

　生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、生体情報格納部（１０３）から測定データの測定開始時刻（図７参照）を読み出し、変数Timeにセットする（ステップ１７０１）。また、変動パタン連続カウンタNの値をリセット（0に設定）する（ステップ１７０２）。

　次に、生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、生体情報格納部（１０３）より所定時間（T）分の波形を読み出し、特徴量抽出部（１０４）に入力する（ステップ１７０３）。この時、変数Timeに所定時間Tを加算する（ステップ１７０４）。ここで、生体情報格納部（１０３）より読み出す波形の数は、特徴量がある程度平均化する数に設定する。少なくとも数拍分の波形が必要である。

　特徴量抽出部（１０４）及び生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、入力された所定時間T分の波形の特徴量を算出し、平均値を求める（ステップ１７０５）。求めた平均値は図１７の処理が完了するまで保持しておく。

　次に、生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、前記ステップ１７０５で算出した平均値と、テンプレート管理部（１０５）で管理しているテンプレートとを比較して（ステップ１７０６）、認証時に使用した閾値の範囲で照合可能か否かを判定する（ステップ１７０８）。

　ステップ１７０８で照合可能であれば（ステップ１７０８；Ｙｅｓ）、ステップ１７０２に戻る。照合可能でなかった場合には（ステップ１７０８；Ｎｏ）、生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、カウンタNに１を加算する（ステップ１７０９）。次に、生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、Nがあらかじめ設定しておいた所定値（WN）以上かを判定する（ステップ１７１０）。

　WNの値は、個人の波形の変動パタンの特性に合わせて設定値を変更できるようにする。上記設定値の設定や変更は、例えば、図６の（Ｉ）で示したユーザ基本情報等の設定画面を介して、基本情報等とともに入力を受け付ければよい。この値が大きければ比較的長く続く変動パタンを抽出することになり、この値が小さければ短い変動パタンを抽出することになる。変動パタンの連続性は人によって異なる可能性があるため、この値は柔軟に設定可能であることが望ましい。

　生体情報変動パタン抽出部（１０６）は、前記ステップ１７１０において、所定値（WN）以上と判定した場合には（ステップ１７１０；Ｙｅｓ）、ステップ１７０５で抽出された波形の特徴量をすべて加算し、その結果をカウンタNの値で除す（１７１１）。その結果を生体情報変動パタン抽出部（１０６）の結果とし、テンプレート登録判定部（１０７）の入力値とする。また変数Timeもテンプレート登録判定部（１０７）の入力値とする。上記結果が、そのユーザの変動パタンとなる。変動パタンは、ユーザの体調の変化を示すパタンであり、ユーザを正しく認証することができない程度の波形のパタンである。言い換えると、そのユーザにとって通常ではない、典型的なあるいは標準的な範囲から外れた波形のパタンであるといえる。このような波形のパタンがあらわれると、不整脈や心疾患の可能性があると判断することができる一方、本実施例の生体認証装置（１０１）では、後述するように、さらにこのような変動パタンの波形を登録しておくことにより、ユーザの認証精度を向上させることができる。

　以上テンプレートを使用した、変動パタンの抽出方法について述べたが、テンプレートを生成する際に周波数分析した心電図波形の振幅スペクトルを求め、その振幅スペクトルと異なる振幅スペクトルを持つパタンを変動パタンとして抽出してもよい。すなわち、標準的な生体情報を周波数分析して得られる振幅スペクトルと周波数分析の結果が異なる生体情報を変動パタンとして抽出してもよい。
＜テンプレート登録判定部のテンプレート登録処理フロー（図１８、図１９、図２０）＞

　次に、本実施例の特徴であるテンプレート登録判定部（１０７）で実行するテンプレート登録判定処理について説明する。

　テンプレート登録判定部（１０７）は、前記生体情報変動パタン抽出部（１０６）で抽出した変動パタンを、テンプレート管理部（１０５）にテンプレートとして登録するか否かを判断する。その際、テンプレート登録判定部（１０７）は、リスク評価テーブル（図１２）を用いてユーザごとの変動パタン発生リスクを評価し、その結果に基づいて追加登録可能なテンプレートの数を制限する。

　図１８を用いて、テンプレート登録判定部（１０７）が実行するリスク評価方法について説明する。

　まず、機器使用開始時の初期設定処理（図１０のステップ１００８）において、生体認証装置（１０１）がユーザから初期設定（図１１の画面使用）を受け付ける（ステップ１８０１）と、テンプレート登録判定部（１０７）は、それらの値に基づきリスク評価テーブル（１２００）を参照（ステップ１８０２）しながら、ユーザが設定した項目ごとのリスクを評価する（ステップ１８０３）。そして、ステップ１８０３で評価した各項目のリスク評価結果を加算して総合点を算出する（ステップ１８０４）。テンプレート登録判定部（１０７）は、この総合点を追加可能なテンプレートの上限値(Na)として設定する（ステップ１８０５）。

　次に、図１９を用いて、前記生体情報変動パタン抽出部（１０６）で抽出した変動パタンを、テンプレート登録判定部（１０７）が追加テンプレートとして登録するテンプレート登録処理について説明する。

　テンプレート登録判定部（１０７）は、生体情報変動パタン抽出部（１０６）より特徴量と測定時間が入力されると、現行の追加テンプレート総数Nが加算可能なテンプレートの上限値Na以上となっているか判定する（ステップ１９０１）。テンプレート登録判定部（１０７）は、Na以上になっていないと判定した場合（ステップ１９０１；Ｎｏ）、入力された特徴量をテンプレートとしてテンプレート管理に登録し（ステップ１９０２）、テンプレートの測定時刻も併せて記録する（ステップ１９０５）。

　生体情報変動パタン抽出部（１０６）より入力された測定時刻は、測定終了時刻となっているため、テンプレート登録判定部（１０７）は、測定終了時刻としてテンプレート管理テーブル（９００）に登録する。生体情報変動パタン抽出部内変数WNとTを参照し、測定終了時間よりWN*Tの時間分を差し引いた時間を測定開始時刻とし、テンプレート管理部のテンプレート管理テーブル（９００）に登録する。

　一方、テンプレート登録判定部（１０７）は、ステップ１９０１において、現行の追加テンプレート総数NがNa以上になっていると判定した場合（ステップ１９０１；Ｙｅｓ）、テンプレート管理テーブル（９００）を参照し、使用頻度のもっとも少ないテンプレートを選定する（ステップ１９０３）。そして、テンプレート登録判定部（１０７）は、該テンプレートを新たなテンプレートと入れ替え（ステップ１９０４）、新たなテンプレートの測定時刻も併せて記録する（ステップ１９０５）。テンプレート管理テーブルへの測定時刻の登録方法については上記と同様である。

　生体認証装置（１０１）は、テンプレートの追加登録が完了すると、その結果を表示部（１１０）に表示し、ユーザに新にテンプレート追加されたことを通知する。

　図２０に、テンプレート追加登録完了後に、その内容を通知するテンプレート登録通知画面の例を示す。当該通知画面では、追加登録の通知、登録日時、登録されているテンプレートの数の合計値、登録可能なテンプレート数の最大値、テンプレートの追加により使い始めのころより体調変動に応じた認証が可能となり、利便性が向上したことなどを表示する。
＜脈波を使用した場合のハードウェア構成（図２１）＞

　心電図技術をベースにして実施例１を説明してきたが、脈波についても同様のことが可能である。脈波の場合は、測定原理が異なるため、脈波認証を実装するためのハードウェアの構成を図２１に示す。脈波の場合は、容積脈波を測定し、その測定結果を認証に使用する。容積脈波はLED（２１０１）とフォトダイオード(PD、２１０２)を用いて、血管の容積を測定したものである。電極の代わりに、LEDとPDを用い、獲得モジュール（２０２）がLEDとPDで測定した容積脈波から脈波信号を獲得する。それ以外のハードウェア構成は、心電図を用いる際のハードウェア構成と同様である。
＜生体認証装置の外観（図２３～２８）＞

　生体認証装置（１０１）の実装例を図２２で示したが、リストバンド型のウェアラブル型生体認証装置だけではなく、その他の実装例を示す。

　図２３は、シャツ型の生体認証装置（１０１）の例である。シャツ本体に体に密着する、布タイプの電極が縫い込まれている。この布型の電極（２３０１、２３０２）は、心臓付近の位置に対応するシャツ胴体部分の上下に装着されるように配置されている。電極には配線がつながっており本体装置（２３０３）に接続されている。本体装置（２３０３）において、プラスとマイナスの電極で測定された電位の差が算出され、その結果は、本体装置（２３０３）に備わった無線装置を使用して、スマートフォン（２３０４）に送信される。

　スマートフォン（２３０４）は、内蔵の無線装置を使用して本体から送信された電位差情報をもとにスマートフォン側で本人認証及び生体情報の測定が可能である。図１で示した生体情報測定部（１０２）以外の機能ブロックをスマートフォン側に構成する。シャツ型の生体認証装置では、両方の電極が常に体に密着しているため、継続的な本人認証や心電図測定が可能である。図２３ではスマートフォンを例に説明したが、これに限らず無線通信機能を有した様々な端末を用いることができる。

　図２４は、生体認証装置（１０１）をスマートフォンに実装した場合の例である。生体情報測定部（１０２）である電極をスマートフォンの表面（図２４の（Ａ））と背面（図２４の（Ｂ））に配置している（それぞれ２４０１、２４０２）。使い方は、図２４の（Ｃ）に示した。背面の電極（２４０２）を一方の手のひらに乗せて接触させ、もう一方の手でスマートフォン表面に配置された電極（２４０１）に接触させる。（Ｃ）の例では、親指を電極（２４０１）に接触させ、ユーザが片手でブラウジングするときの指の位置関係（親指が他の指よりもユーザの手元側にある関係）を考慮し、電極（２４０１）をブラウジング面よりも下側（ユーザの手元側）となるように配置した。このように、一方の電極をユーザが操作するブラウジング面と同じ面に配置すれば、心電図測定中もスマートフォンのブラウズが可能である。図２４ではスマートフォンを例に説明したが、これに限らず無線通信機能を有した様々な端末を用いることができる。このように、本例では、周期的な変動を有した生体情報を用いてユーザを認証する生体情報認証部と、ユーザの認証に用いられる生体情報を検出するために人体との接触を検出する生体情報検出部である生体情報測定部とを備えたスマートフォンにおいて、上記生体情報検出部は、ユーザが操作する操作面側であるブラウジング面側とその操作面に対する裏面である背面側とに設けられている（図２８における構成でも同様）。

　図２５に、生体認証装置（１０１）をリング型の装置に実装した場合の例である。ユーザの両手の指に着脱可能な第１の生体認証装置および第２の生体認証装置である２つのリング（２５０１、２５０２）を１組としたセットとなっている（ペアリングされている）。どちらのリングにも生体情報測定部である電極（２５０３、２５０４）が備えられている。片方のリングに備えられた無線装置から、測定した電位情報が送信される。これにより、お互いに、送信された側のリングの本体（２５０５、２５０６）内で、左右の手の電位差を求めることができる。例えば、本体（２５０５）は、本体（２５０６）が測定した電位情報を受信すると、その受信情報と、リング（２５０１）に備えられた電極（２５０３）から測定された電位情報との電位差を算出する。

　上記以外の機能については、図２２のリストバンド型の生体認証装置と同じ機能が搭載されている（ただし片方のリングに通信機能以外の機能を集約してもよい）。リング型生体認証装置のメリットは、左右の手にリングをはめている間、継続して本人認証と心電図の測定が可能であることである。図２５にリング装着時の例を併せて示した（本例では、心電図を測定するために左右の指に１つずつ装着した）。

　図２６、図２７、図２８に脈波技術を採用した場合の実装例に示す。脈波（容積脈波）の測定は、LEDとPDにより測定する。脈波の測定では、LEDとPDを体の一部分に接触させるだけでよい。しかし外光などによるノイズの影響が出やすいため、比較的体に密着する場所での測定が望ましい。

　図２６は、イヤホンに脈波による生体認証装置を実装した例である。イヤホン（２６０１）に、LED（２６０２）とPD（２６０３）を内蔵している。イヤホン（２６０１）は本体（２６０４）に接続されている。イヤホン（２６０１）で測定された脈波の信号は、本体（２６０４）で処理する。本体（２６０４）は、図２２で示したような電源ボタン（２６０５）、表示用ディプレイ（２６０６）、状態表示用のLED（２６０７）を備えている。図２６では、イヤホン（２６０１）と本体（２６０４）を有線のケーブルで接続したが、無線で接続してもよい。

　図２７は、イヤークリップに脈波による生体認証装置を実装した例である。イヤークリップ（２７０１）に、LED（２７０２）とPD（２７０３）を内蔵している。イヤークリップ（２７０１）は本体（２７０４）に接続されている。イヤークリップ（２７０１）で測定された脈波の信号は、本体（２７０４）で処理される。本体（２７０４）は、図２２で示したような、電源ボタン（２７０５）、表示用ディプレイ（２７０６）、状態表示用のLED（２７０７）を備えている。図２７では、イヤークリップ本体を有線のケーブルで接続したが無線で接続してもよい。

　図２８はスマートフォンに脈波による生体認証装置を実装した例である。スマートフォンの背面にLED（２８０１）とPD（２８０２）が実装されている。LED（２８０１）による脈波の測定では、外光の影響を受けやすいため、できるだけLED（２８０１）とPD（２８０２）に体（指）を密着させる必要がある。このため、本体背面のLED（２８０１）とPD（２８０２）を設置したところに、指が固定されるためのガイド（２８０３）を設置した。すなわち、本体背面には、スマートフォンを持つためのガイド（例えば、指型の溝。図２８では、人差し指、中指、薬指をかたどった溝。）に対応する位置にLED（２８０１）およびPD（２８０２）が設けられている。このガイドにより、中指がLED（２８０１）とPD（２８０２）の部分に密着するようになる。ガイドはユーザの利き手に合わせて、右手用と左手用のガイドが必要である。ガイドは、本体の背面に設けずに、カバーケース等のように本体に着脱可能なタイプのものでもよい。

　以上、本実施例における生体認証装置は、体調に応じて認証率が低下することを防ぐために、生体情報変動パタン抽出部（１０６）において、ヘルスケア用に測定した生体情報から波形が大きく変動した時の変動パタンを抽出し、そのパタンの特徴量をテンプレートとして新たに追加することにより、体調の変動に依存せずに高い認証率が維持できるようにしている。

　またその際、登録するテンプレートの数を増やすことによって他人を本人と誤って受け入れてしまう、他人受け入れ率を増加させないようにするために、テンプレート登録判定部（１０７）において追加で登録可能なテンプレートの数を制限するようにしている。

　本実施例では、前記実施例１と異なる実施形態を示す。実施例１では、リスク評価管理テーブルによる評価結果に基づいてテンプレート登録判定部（１０７）で追加可能なテンプレートの数を制限していたが、本実施例では、別の方式を持たせる。

　すなわち、実施例１の図１記載の生体認証装置（１０１）に新たに属性情報測定部を設け、テンプレート登録判定部（１０７）において、属性情報測定部で測定した属性データと、生体情報変動パタン抽出部（１０６）で抽出した変動パタンの特徴量との相関を求め、それらの間に相関が認められたと判定された場合に、テンプレート登録判定部（１０７）で抽出された生体変動パタンの特徴量(平均値あるいは中央値)をテンプレートとして登録可能にする。それ以外の機能は、実施例１と同じである。

　図２９は、本実施例の生体認証装置（２９０１）の機能ブロック図である。

　本実施例の生体認証装置（２９０１）は、生体情報測定部（２９０２）、生体情報格納部（２９０３）、特徴量抽出部（２９０４）、テンプレート管理部（２９０６）、生体情報変動パタン抽出部（２９０７）、テンプレート登録判定部（２９０８）、生体情報測定時の属性情報を取得する属性情報測定部（２９０９）、本人認証部（２９１３）、操作部（２９１０）、通信部（２９１１）、表示部（２９１２）を有して構成される。上記各部の機能は、基本的には実施例１と同様であるため、共通する部分についてはその説明を省略し、以下では主に異なる部分について説明している。

　図３０を用いて、図２９の機能ブロックで説明した生体認証装置（２９０１）のハードウェア構成を示す。

　実施例１のハードウェア構成（図２）との違いは、新たに、属性情報測定部（２９０９）を実現するために、体温・加速度センサ（３００１）やGPS（３００２）が加わっている。なお、スピーカ（３００３）は、必須ではない。

　本実施例で説明する処理プログラムと各種テーブル（図３１、図３２、図３３）は、記憶装置に記憶される。処理プログラムやテーブルは、一時的にRAM（２０５）に読み込まれて実行される。また、処理の途中で生成されるデータやテーブル（図３４）は、RAM（２０５）に記憶される。また、追加したテンプレートおよびテンプレート管理テーブルは、記憶装置（２０４）に記憶される。なお、図２９で示した生体情報認証装置（２９０１）も、実施例１の場合と同様に、図２２から図２８の形態で実装可能である。

　以下に、実施例１と異なる部分について説明する。図３１を用いて、本実施例で新たに追加した属性情報測定部（２９０９）で測定する属性データの種類（３１０１）を示す。

　属性データは、心電図測定中に測定した心電図以外のデータであり、測定対象となるユーザに関するものである。例えば、ユーザ属性（３１０２）に関する、体温（３１０３）、体中水分比率（３１０４）、体脂肪率（３１０５）を含む。また、ユーザの習慣属性（３１０６）に関する、起床時刻（３１０７）、食事時刻（３１０８）、就寝時刻（３１０９）、運動時刻（３１１０）を含む。

　次に、図３２を用いて、生体情報報格納部（２９０３）が管理する生体情報管理テーブル（３２００）の構成について説明する。

　生体情報管理テーブル（３２００）には、実施例１と同様の生体情報測定時刻（開始時刻３２０１と終了時刻３２０２）と測定データ（３２０３）に加え、生体情報測定時の属性データ（３２０４）を記録して記憶する。図３２の例では、生体情報測定中の、ユーザの生体情報（体中水分比率３２０５、体脂肪率３２０６）と活動イベント（３２０７）を記録している。活動イベントとしては、例えば、起床や食事等のように、ユーザが日常生活を送る際に行われる様々なイベントを含む。

　次に、図３３を用いて、変動パタン抽出テーブル（３３００）の例を示す。変動パタン抽出テーブル（３３００）では、変動パタンの種類（３３０１）とその変動パタンの波形の特徴（３３０２）が記述されている。

　例えば、パタンAは、RR間隔（R波とR波の間隔）0.6秒以下の特徴となっている（３３０３）。パタンBはRR間隔1.0秒以上（３３０４）、パタンCはP波識別不可（３３０５）である。このように、変動パタン抽出テーブル（３３００）には、変動パタンの抽出条件が定められている。図３３にはこれら３種類のパタンについて記述されているが、これに限定されるものではない。

　テンプレート登録判定部（２９０８）は、図３３の変動パタン抽出テーブル（３３００）の波形の特徴（３３０２）を参照し、生体情報変動パタン抽出部（２９０７）より入力された特徴量を分析し、どのパタンに該当するかを判定する。パタンを判定した結果を登録するテーブル（以下パタン判定結果テーブル）を図３４に示す。このテーブルは、特徴量（３４０１）、測定時刻（３４０７）、属性情報（３４０２）、変動パタン（３４０３）、解析状況（３４０４、未分析あるいは分析済のいずれか）、相関分析の結果（３４０６、相関のあった属性データ種類）を記録するための項目を持つ。このテーブルは、テンプレート登録判定部（２９０８）が記憶装置（２０４）に記憶して保持する。

　テンプレート登録判定部（２９０８）は、生体情報変動パタン抽出部（２９０７）より入力された特徴量のパタン判定を実施すると、その判定結果と、生体情報変動パタン抽出部（２９０７）に入力された測定時刻と属性情報を図３４のテーブルに記録する。解析状況（３４０４）の値は、初期値として未分析とする。

　特徴量は、実施例１で説明したように、心電図波形中の間隔や振幅、角度の特徴の平均値を記録したものである。実施例１では説明した２０の特徴量（５０１～５１２、８０６、５２０～５２３、５３１～５３３）のすべてを記録する（３４０１の[]内の特徴変数）。図３４のテーブルの特徴量の項目には、特徴量ごとに数値が入るが、説明に際してわかりにくいので便宜的に文字列を使って示した。

　テンプレート登録判定部（２９０８）では、特徴量と属性情報（３４０２）の属性データ（図３４では、体温、体中水分比率、体脂肪率）との間の相関を分析する。

　次に、図３６を用いて、テンプレート管理部（２９０６）が記憶装置（２０４）に記憶し、管理するテンプレート管理テーブル（３６００）の構成例を示す。

　テンプレート管理テーブル（３６００）は、テンプレートNo（３６０１）、測定時刻（測定開始時刻３６０２、測定終了時刻３６０３）、波形の特徴（３６０４）、属性情報（３６０５）、使用頻度（３６０６）の項目を含む。波形の特徴（３６０４）、属性情報（３６０５）以外の項目は実施例１の場合と同様の項目である。登録される属性情報のデータ（属性データ）は、パタンごとの平均値を登録しておく。属性情報（３６０５）の項目では、図３４の相関結果（３４０６）を参照し、特徴量との相関が認められた属性データの種類を記録しておく（３６０７は体温と相関があったことを示した例である）。

　次に、図３７を用いて、本実施例の特徴となるテンプレート登録判定部（２９０８）における属性データと特徴量の相関を分析する処理の内容について説明する。

　テンプレート登録判定部（２９０８）は、変動パタン抽出テーブル（３３００）を参照し、生体情報変動パタン抽出部（２９０７）で抽出された特徴量の変動パタンの種類を特定し結果をパタン判定結果テーブル（図３４）に記憶する（ステップ３７０１）。

　次に、テンプレート登録判定部（２９０８）は、図３４のパタン判定結果テーブル（３４００）から変動パタン種類の総数を求め、その値をTに代入する。また、テンプレート登録判定部（２９０８）は、パタンカウンタ値Nを設け、その値を0に設定する（ステップ３７０２）。

　次に、テンプレート登録判定部（２９０８）は、図３４のパタン判定結果テーブル（３４００）から未分析データのパタンを選択し、パタンカウンタNを1加算する（ステップ３７０３）。そして、相関分析のされていない属性情報のデータを１つ選定しパタンの特徴量との相関を分析する（ステップ３７０４）。

　例えば、テンプレート登録判定部（２９０８）は、図３５に示す相関式を用いて、図３４の属性情報（３４０２）の１つ（属性データ）である体温と特徴量（３４０１）の構成要素との相関の有無を判定する。

　相関の有無の判定は、特徴量の構成要素の１つ１つについて行われる。図３５の相関式は、２変数X（例えば、特徴量RP）、Y（例えば、属性データの体温T）の間の相関を見るための式である。この値の結果であるr（３５０１）の値を用いて、属性データと特徴量の構成要素の間に相関があるか否かを確認する（ステップ３７０５）。例えば、ｒの絶対値が0.4より大きくなる場合に（r>0.4は、一般に「相関あり」以上と判断される値の範囲）、相関があると判断できる。相関の有無を判断するrの値は、r>0.4に設定したがこれに限定されるものではない。生体情報認証装置側で任意に設定できるようにしてもよい。

　図３４の例では、テンプレート登録判定部（２９０８）は、特徴量の１つであるRP変数と属性データの体温T変数の相関を取りr（３５０１）の値を算出する。例えば、図３４の変数RPの値を図３５の変数X（X0= RP1、X1=RPN）とし、図３４の変数Ｔの値を図３５の変数Y（Y0=T1、Y1=TN）とし（この場合、図３５でN=2）、相関係数ｒを算出し、相関があるか否かを分析する。

　ステップ３７０５において、テンプレート登録判定部（２９０８）は、選択した特徴量の構成要素と属性データとの相関がないと判定した場合（ステップ３７０５；Ｎｏ）、別の特徴量(構成要素）と属性データとの相関を分析する（ステップ３７０６）。

　ステップ３７０６の分析の結果、テンプレート登録判定部（２９０８）は、さらに別の特徴量（構成要素）と属性データとの相関があるか否かを判断する（ステップ３７０７）。

　ステップ３７０７において、テンプレート登録判定部（２９０８）は、相関がないと判定した場合（ステップ３７０７；Ｎｏ）は、分析していない構成要素があるか否かを判定する（ステップ３７０８）。

　ステップ３７０８において、テンプレート登録判定部（２９０８）は、分析していない構成要素があると判定した場合（ステップ３７０８；Ｙｅｓ）は、ステップ３７０６に戻る。分析していない構成がない場合（ステップ３７０８；Ｎｏ）は、さらに分析していない属性があるか否かを判定する（ステップ３７０９）。テンプレート登録判定部（２９０８）は、分析していない属性があると判定した場合（ステップＳ３７０９；Ｙｅｓ）、ステップ３７０４に戻り、分析していない属性がないと判定した場合（ステップＳ３７０９；Ｎｏ）は、ステップ３７１３へ進む。

　一方、ステップ３７０７において、別の特徴量(構成要素）と属性データとの相関があると判定された場合（ステップ３７０７；Ｙｅｓ）には、テンプレート登録判定部（２９０８）は、図３４のパタン判定結果テーブル（３４００）の相関結果（３４０６）に相関の認められた属性データの種類を格納する（ステップ３７１０)。

　テンプレート登録判定部（２９０８）は、テンプレートとして登録する該当パタンの特徴量の平均値をテンプレート管理部（２９０６）に入力し、テンプレート管理部（２９０６）がテンプレートとして登録する（ステップ３７１１）。テンプレート登録判定部（２９０８）は、該当パタンの測定時刻、属性情報、波形の特徴（３３０２）、相関結果（３４０６）をテンプレート管理部（２９０６）に入力し、新しく追加したテンプレートのNo.（３６０１）とともに、テンプレート管理部（２９０６）が図３６のテンプレート管理テーブル（３６００）に登録する（ステップ３７１２）。テンプレート登録判定部（２９０８）は、すべてのパタンについて相関分析したか（T<＝N）否かを判定し（ステップ３７１３）、すべてのパタンについて相関分析したと判定した場合（ステップ３７１３；Ｙｅｓ）、処理を終了する。テンプレート登録判定部（２９０８）は、すべてのパタンについて相関分析していないと判定した場合（ステップ３７１３；Ｎｏ）、ステップ３７０３に戻る。なお、図３７のフローでは、すべての特徴量の構成要素と、属性データについて相関分析を行ったが、計算量が多いので、パタンごとの特徴を示す特徴量に絞り、相関分析を行ってもよい。

　本実施例では、前記実施例１、実施例２で記載した生体認証装置を構成要素とする生体認証システムの構成と機能について説明する。

　実施例１および実施例２との違いは、生体情報変動パタン抽出部をリソース資源豊富なスマートフォンやクラウド上のサーバに実装し、生体認証装置がそれらのスマートフォンやサーバと連携して、生体情報変動パタンを抽出可能にしているところである。上記スマートフォンやサーバは、ハードウェアとしては、CPUやHDD等の記憶装置を備えた一般的なコンピュータから構成される。

　また、実施例１および実施例２との別な違いは、生体認証装置に属性情報取得部を新たに備えるところである。実施例２では属性情報測定部（２９０９）で属性データを取得していたが、実施例３では、生体認証装置の通信部を通して接続された外部のセンサや生体情報測定機器、スマートフォン、サーバから、生体情報測定時の周辺データやユーザに関する情報を示す属性データを取得する。それ以外の機能は、実施例１、実施例２と同じである。
以下実施例１、実施例２との違いの部分を説明する。
＜生体認証システムの構成（図３８、図４０）＞

　図３８に、本実施例の生体認証システムを示す。本実施例の生体認証システムは、生体認証装置（３８０１）、生体情報装置とペアリングされたスマートフォン（３８３０）、生体認証装置が登録されたサーバ（３８４０）、ネットワークに接続可能な外部センサ（３８５０）と生体情報測定機器（３８６０）よりなる。ここでペアリングとは、通信における機器のペアリングであり、アプリケーション上でのペアリングの両方を意味する（以下同様）。

　上記生体認証装置（３８０１）は、生体情報測定部（３８０２）、生体情報格納部（３８０３）、特徴量抽出部（３８０４）、テンプレート管理部（３８０５）、スマートフォン（３８３０）に備えられたセンサ（３８３３）やネットワークに接続された外部のセンサ（３８５０）や生体情報測定機器（３８６０）より属性情報を取得する属性情報取得部（３８０７）、生体情報測定時に得られた属性情報として記録した測定環境などの属性情報と、抽出された変動パタンの特徴量との相関を調べ、相関を有する変動パタンの特徴量をテンプレート(図８)として登録するテンプレート登録判定部（３８０８）、本人認証部（３８１５）、操作部（３８０９）、通信部（３８１０）、表示部（３８１１）を備える。上記各部の機能は、基本的には実施例１、２と同様であるため、共通する部分についてはその説明を省略し、以下では主に異なる部分について説明している。

　上記スマートフォン（３８３０）は、生体認証装置（３８０１）で測定した生体情報を格納した生体情報格納部（３８３１）、生体情報格納部（３８３１）に記録した生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める生体情報変動パタン抽出部（３８３２）と、センサ（３８３３）を備える。

　また、同様に、上記サーバ（３８４０）も、上記生体認証装置（３８０１）で測定した生体情報を格納した生体情報格納部（３８４１）、生体情報格納部（３８４１）に記録した生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める生体情報変動パタン抽出部（３８４２）、センサ（３８４３）を備える。

　実施例１および実施例２との違いは、生体情報変動パタン抽出部（３８３２、３８４２）をリソース資源豊富なスマートフォン（３８３０）やクラウド上のサーバ（３８４０）に実装し、生体認証装置（３８０１）とスマートフォン（３８３０）やサーバ（３８４０）を連携動作するようにしているところである。生体情報変動パタンは、生体認証装置（３８０１）内で測定された生体情報を生体認証装置（３８０１）からスマートフォン（３８３０）やサーバ（３８４０）にアップして解析する。

　実施例１及び実施例２では、変動パタンの抽出に際して生体認証装置（１０１、２９０１）内のテンプレート（図８）を活用していた。実施例３はで、同様にテンプレート(図８)をスマートフォン（３８３０）やサーバ（３８４０）にコピーして、それを活用して変動パタンを抽出してもよい。しかし、テンプレート(図８)を生体認証装置（３８０１）の外に出せない場合は、最初に標準的な心電図波形の振幅スペクトルを求め、その振幅スペクトルと異なる振幅スペクトルを持つパタンを変動パタンとして抽出してもよい。

　また、実施例１および実施例２との他の違いは、生体認証装置（３８０１）側に属性情報取得部（３８０７）を備えるところである。実施例２では属性情報測定部（２９０９）で属性データを取得していたが、生体情報認証装置（３８０１）では、通信部（３８１０）を通して接続された、外部のセンサ（３８５０）や生体情報測定機器（３８６０）、スマートフォン（３８３０）、サーバ（３８４０）から生体認証装置（３８０１）の生体情報測定時の周辺データや、生体認証装置（３８０１）のユーザに関する情報を示す属性データを取得する。外部のセンサ（３８５０）が存在しない場合には、センサ（３８３３）やセンサ（３８４３）から同様の情報を取得しても良い。

　属性データは、実施例２のように生体認証装置（３８０１）内部に、属性情報測定部（２９０９）を備えそこから取得してもよい。

　図３８の生体認証装置（３８０１）は、アプリケーション上でスマートフォン（３８３０）とペアリングをしておく。また、連携するクラウド上のサーバ（３８４０）には、スマートフォン（３８３０）の表示部に表示されるWeb画面などを通して、あらかじめ生体認証装置（３８０１）を登録しておく。この登録は、例えばFast IDentity Online（FIDO）の認証用プラットフォームを活用することにより実施することができる。

　図４０に、本実施例の生体認証システムにおける生体認証装置（３８０１）とセンサ（３８５０）などの外部機器との通信方法を示す。通信手段として無線通信のBluetooth/WiFi（いずれも登録商標。以下同様。）を使用した場合の例を示している。本実施例の生体認証システムにおける、生体認証装置（３８０１）は、スマートフォン（３８３０）とBluetooth/WiFiを使用して通信可能である。また、生体認証装置（３８０１）は、Bluetoothを使用して、通信可能な生体情報測定機器（３８６０）や外部センサ（３８５０）と通信が可能である。また、IoTゲートウェイ（４００１）あるいは、WiFiのアクセスポイント（４００２）に接続してインターネット（４００３）に接続し、インターネット（４００３）上のクラウドサーバ（３８４０）と連携が可能である。図４０では、通信手段としてBluetooth/WiFiを使用した場合の例について説明したが、生体情報装置（３８０１）が、外部のセンサ（３８５０）や生体情報測定機器（３８６０）、スマートフォン（３８３０）、サーバ（３８４０）に接続する手段は、これらの通信手段に限定されるわけではない。
＜属性情報取得部が管理する属性データ種類テーブル（図３９）＞

　図３９に、属性情報取得部（３８０７）で測定するデータ種類（３９０１）の例を示す。外部のセンサ（３８５０）や生体情報測定機器（３８６０）、スマートフォン（３８３０）、サーバ（３８４０）からデータが取得可能であるため、実施例２の属性情報測定部（２９０９）で測定するよりも多くの種類のデータが取得できる。ユーザ属性（３９０２）のデータについては、ネットワークに接続された他の生体情報測定機器（３８６０）で同時に測定したデータなどを取得できる。また、周辺情報（３９０３）のデータについては、例えば、外部センサ（３８５０）を介した無線通信により、天候（３９０４）、気圧（３９０５）、湿度（３９０６）、照度（３９０７）、騒音量（３９０８）を取得できる。
＜属性情報取得部の処理フロー（図４３）＞

　図４３を用いて、属性情報取得部（３８０７）の処理について説明する。生体認証装置（３８０１）は、生体情報の測定を開始すると、通信部（３８１０）を通して接続可能なセンサや機器があるか否かを判定する（ステップ４３０１）。生体認証装置（３８０１）は、可能な装置がないと判定した場合（ステップ４３０１；Ｎｏ）、一定時間を待ち（ステップ４３０２）、再度接続可能なセンサや機器があるか判定し（ステップ４３０１）、接続可能な機器があると判定した場合（ステップ４３０１；Ｙｅｓ）、BluetoothやWiFiを使用して接続可能な機器と接続する（ステップ４３０３）。生体認証装置（３８０１）は、生体情報測定機器（３８６０）のユーザに関する情報を示す属性データを、テンプレート登録判定部（３８０８）内に記憶する（ステップ４３０４）。実施例１では、属性データはユーザが入力したが、一部のデータ（例えば体重など）を、無線通信を介して外部の機器から取得することも可能である。次に、生体認証装置（３８０１）は、センサ（３８５０、３８４３、３８３３）が検知したデータを取得し、生体情報測定データとともに生体情報格納部（３８０３）に記憶する（ステップ４３０５）。

　図４３に戻り、生体認証装置（３８０１）は、生体情報測定継続するか否かの判定（ステップ４３０６）を行い、継続しないと判定した場合（ステップ４３０６）、処理を終了する。一方、生体認証装置（３８０１）は、継続すると判定した場合（ステップ４３０６；Ｙｅｓ）、接続可能なセンサや機器があるか判定し（ステップ４３０７）、接続可能なセンサや機器がないと判定した場合（ステップ４３０７）、処理を終了する。一方、生体認証装置（３８０１）は、接続可能なセンサや機器があると判定した場合（ステップ４３０７；Ｙｅｓ）、ステップ４３０５に戻る。

　なお、IoTゲートウェイ（４００１）に接続可能なセンサや機器、あるいはそこから取得可能なデータの種類が記録されており、それらの情報が接続した生体認証装置（３８０１）から取得可能であれば、それらのデータを活用して、ユーザや生体認証装置（３８０１）が積極的にデータを取りに行ってもよい。
＜属性情報取得部（生体情報測定機器センサを選択する）の処理フロー（図４１）＞

　本実施例の生体認証装置に接続可能な生体情報測定機器やセンサが沢山ありすべての生体情報測定機器やセンサの情報を取得できない場合の処理について説明する。

　図４１では、ユーザの活動内応によって記憶する属性データを選択する場合の例について説明する。活動内容に着目するのは、活動内容によって生体に影響を及ぼす要因が大きく変化するためである。例えば食事中、通勤中、睡眠中では、生体に影響を及ぼす要因が異なる。食事中であれば、摂取する食べ物の種類や量が生体に大きな影響を与える可能性が高い。また通勤中であれば交通機関の混雑度や乗物内の空気中成分などが影響を与える可能性が高い。また、睡眠中であれば、部屋の温度、騒音、照度などが影響を与える可能性が高い。このため、一度に取得/記憶可能な属性データの数が限られている場合は、ユーザの活動内容によって取得する属性データを変更するようにする。

　すなわち、本実施例の生体認証装置は、例えば、活動計と無線通信することによりユーザの活動を検出し（ステップ４１０１）、活動が起床であるか否かを判定し（ステップ４１０２）、活動が起床であると判定した場合（ステップ４１０２；Ｙｅｓ）、例えば、活動計から体温、脈拍、呼吸、血圧などの生体情報や、照度、外気温などの起床時の環境属性データを優先して読み取り、生体認証装置内の記憶装置（２０４）に記録する（ステップ４１０３）。

　また、生体認証装置は、活動が起床でないと判定した場合（ステップ４１０２；Ｎｏ）、さらに、活動が食事であるか否かを判定し（ステップ４１０４）、食事であると判定した場合（ステップ４１０４；Ｙｅｓ）、例えば、活動計から経口摂取物に関する属性データを優先して読み取り、生体認証装置内の記憶装置（２０４）に記録する（ステップ４１０５）。

　さらに、生体認証装置は、食事でないと判定した場合（ステップ４１０４；Ｎｏ）、通勤/移動中であるか否かを判定し（ステップ４１０６）、通勤/移動中であると判定した場合（ステップ４１０６；Ｙｅｓ）、例えば、活動計から混雑度、外気温、空気中の化学成分などの環境に関する属性データを優先して読み取り、生体認証装置内の記憶装置（２０４）に記録する（ステップ４１０７）。

　また、生体認証装置は、通勤/移動中でないと判定した場合（ステップ４１０６；Ｎｏ）、睡眠中であるか否かを判定し（ステップ４１０８）、睡眠中であると判定した場合（ステップ４１０８；Ｙｅｓ）、例えば、活動計から体温、脈拍、呼吸、血圧などの生体情報や照度、騒音、外気温などの環境に関する属性データを優先して読み取り、生体認証装置内の記憶装置（２０４）に記録する（ステップ４１０９）。上記のように、本実施例の生体認証装置は、ユーザの活動内容に応じて、接続可能な生体情報測定機器やセンサの中から取得するデータの種類を選択し、記録する。なお図４１では、起床、食事、通勤/移動、睡眠についての属性データの選定方法について示したが、本生体認証装置で扱う活動は、これらに限定されるものではない。選択した生体情報や環境情報に多くの種類の属性データがある場合には、大きな変化が認められた（あらかじめ大きな変化と判断する変化量を定義しておく）属性データを取得するようにする。

　活動の検出は、上記のように活動計により実施してもよいし、スマートフォンなどに記録されているユーザのスケジュールなどを参照して検出してもよい。食事などの動きの少ない活動は、別な生体情報（心拍の変動や、口の動きなど）により検出することができる。

　図４１では、ユーザの活動内容に応じて属性データを選定するようにしたが、別な方法として１日の時間帯に応じて取得する属性データの種類を変えてもよい。一般に生体には概日リズム（サーカディアンリズム）があることが知られている。生体はおよそ２４時間周期での変化し、一定の変化のリズムがある。心筋梗塞や不整脈などの発症時刻にも、概日リズムがあることわかっている。このため、概日リズムにより疾患や不整脈の発症しやすい時間帯（主に午前中や夕方）には、生体に関する情報と概日リズムに影響を与える属性データ（例えば起床時の光の照度、外気温など）を取得するようにしてもよい。

　上記は一般的な傾向により属性データの選択方法を決定したが、ユーザごとの体質や疾患の罹患状況などにより取得する属性データを選定してもよい。例えば、狭心症に罹患しているユーザの場合には、運動により心臓の活動に変化が出ることが知られているため、心臓の活動量に関する属性データを取得する。また呼吸器官に疾患のあるユーザは、空気中の成分や、湿度に関する属性データを中心に取得する。高血圧の人は、摂取した食べ物の塩分濃度や脂質量などの属性データを中心に取得する。また遺伝子解析などによりあらかじめ遺伝的な体質がわかっていればその結果を使用して取得する属性データを選定するようにしてもよい。

　ユーザに関するビッグデータの解析結果で、個々のユーザごとに影響の大きい属性データの種類がわかっていればその結果を活用して選定するようにしてもよい。また、花粉症など、季節的な環境要因に影響を受けやすいユーザは、季節ごとに取得する属性データの種類を変更してもよい。また、高齢者の場合は、体調を維持する上で、水分管理が重要であり、また脱水症状になると心臓への影響も大きくなるため、水分摂取に関する属性データを優先して取得するようにしてもよい。また、旅行等で時差や環境が変わる場合には、GPSなどでその変化を検出し、時差ボケに影響を与える属性データ（照度など）を選定するようにしてもよい。

　上記では、異なる種類の属性データの選定方法について説明したが、同種の属性データを取得可能な生体情報測定機器や、センサが多数あった場合においてデータを取得する生体情報測定機器やセンサを選定する方法について説明する。

　生体に関する属性データは、もっとも時間の新しいデータを取得可能な生体情報測定機器やセンサから取得する。経口摂取物に関する属性データは、もっとも時間的に新しいデータを取得可能な生体情報測定機器やセンサから取得する。呼吸器系器官を通して体に取り込まれるものは、空間的にもっとも近い生体情報測定機器やセンサから取得する。周囲の環境に関する属性データは、空間的な距離がもっとも近い生体情報測定機器やセンサから取得する。

　ユーザが空間を移動することにより、周囲の環境データを取得可能なセンサは大きく変化する。この場合は特に、ユーザへの空間的な距離が近く、大きな変化が検出できたセンサのデータを優先して取得する。特に外気温の変化などは心臓への負担が大きいことが知られているため、温度変化は正確に取得できるようにする。

　上記は、身体的に影響を与える内容を中心に取得する属性データの選定方法を説明したが、心理的要因についても考慮する必要がある。このため、例えば、進学、就職、結婚などの生活が大きく変わるような人生イベントを受けて、選定する属性データの種類を変えてもよい。人生のイベントはユーザにより、記録する。生活が大きく変わるイベントの前後では特に生活習慣に関する属性データを優先して取得する。引越しなど周囲の環境（気温や降水量）が大きく変わるイベントの場合には、周囲環境に関する属性データを優先して取得する。

　また、家族との死別で独居生活になった場合などには、人とのコミュニケーションの量が心理的な健康を維持するために重要となるため、一日に接触した人の数や、会話時間などに関する属性データを優先して取得する。心理的な要因についてもユーザに関するビッグデータの解析結果で、個々のユーザごとに影響の大きい属性データの種類がわかっていればその結果を活用して属性データを選定するようにしてもよい。

＜スマートフォン/サーバ生体認証装置間の生体情報変動パタン抽出処理フロー（図４２）＞

　最後に図４２を用いて、スマートフォン（３８３０）及びサーバ（３８４０）と生体認証装置（３８０１）との間の生体情報変動パタン抽出処理フローについて説明する。

　図４２に、本実施例の生体認証システムにおける生体認証装置（３８０１）とスマートフォン（３８３０）及びクラウド上サーバ（３８４０）の処理フローを示す。処理は、生体認証装置（３８０１）において本人認証完了後、任意のタイミングで開始する。本実施例の生体認証システムにおける生体認証装置（３８０１）は、WiFiによる通信を開始する（ステップ４２０１）。次に、生体認証装置（３８０１）はスマートフォン（３８３０）あるいはWiFiアクセスポイントに接続する（ステップ４２０２）。接続が完了すると、生体認証装置（３８０１）は生体情報格納部（３８０３）内の生体情報をスマートフォン（３８３０）あるいはクラウド上のサーバ（３８４０）に送信する（ステップ４２０３）。生体情報格納部（３８０３）内のデータ構造は、図３２に示した通りである。

　スマートフォン（３８３０）クラウド上のサーバ（３８４０）が変動パタン分析する（ステップ４２０４）。生体認証装置（３８０１）は、スマートフォン（３８３０）あるいはクラウド上のサーバ（３８４０）から変動パタン分析結果を受信する（ステップ４２０５）。生体認証装置（３８０１）は、受信完了したか否かを判定し（ステップ４２０６）、受信完了したと判定した場合（ステップ４２０６；Ｙｅｓ）、処理を終了する。一方、生体認証装置（３８０１）は、完了していないと判定した場合（ステップ４２０６；Ｎｏ）、ステップに４２０５に戻り、引き続きスマートフォン（３８３０）あるいはクラウド上のサーバ（３８４０）から変動パタン分析結果を受信する。

　上記では、生体認証装置とスマートフォンとの間の通信をWiFiとしたが、Bluetoothを使用してもよい。

　図３８では、テンプレート登録判定部（３８０８）を生体認証装置（３８０１）内に設ける例を示したが、テンプレート登録判定部（３８０８）をスマートフォン（３８３０）あるいはサーバ（３８４０）に設け、テンプレートを登録できるようにしてもよい。またスマートフォン（３８３０）上の生体情報は、解析後、サーバ（３８４０）上に送信してもよい。そして、サーバ（３８４０）への送信後に空いた領域に新しい生体情報を上書きしてもよい。また、解析後、生体情報を記憶しない場合には、スマートフォン（３８３０）あるいはサーバ（３８４０）上の解析後の生体情報は新しい生体情報で上書きされるようにしてもよい。

　本実施例では、前記実施例１、実施例２、実施例３の生体認証装置及びシステムを適用した医療サービスの構成と機能について説明する。

　実施例１～３との違いは、生体認証装置（４４０１）において、予測波形パタン管理部（４４１１）、疾患診断部（４４０９）を備え、心疾患や不整脈の検出が可能となっているところである。また、特徴量抽出部（４４０４）において、基線ベースでQ波、ST、T波の振幅を抽出する機能を新たに備え、テンプレートや予測波形パタンにおいてそれらの特徴量が含まれるところである。また、予測波形パタンは、初回登録のテンプレートと、変動パタンごとの特徴から生成されるところである。

　実施例３との違いは、連携するスマートフォン（４４３０）やクラウド上のサーバ（４４４０）において疾患対策検討部（４４３３、４４４３）をさらに備え、疾患発症時の対策検討が行えるようにしたところである。また生体認証装置（４４０１）と連携するスマートフォン（４４３０）やサーバ（４４４０）を他の連携機関のサーバ（４４５０）と連携可能にし、ユーザの支援を行うようにしたところである。
＜生体認証システムの構成（図４４）＞

　図４４に、本実施例の生体認証システムの別の実施形態を示す。本実施例の生体認証システムは、生体認証装置（４４０１）、生体情報装置（４４０１）とペアリングされたスマートフォン（４４３０）、生体認証装置（４４０１）が登録されたサーバ（４４４０）、生体認証装置（４４０１）が登録されたサーバ（４４４０）やスマートフォン（４４３０）と連携する連携サーバ（４４５０）、センサ群（４４７０）及び生体情報測定機器群（４４８０）を有して構成される。

　上記生体認証装置（４４０１）は、生体情報測定部（４４０２）、生体情報格納部（４４０３）、特徴量抽出部（４４０４）、テンプレート管理部（４４０６）、属性情報取得部（４４０７）、テンプレート登録判定部（４４０８）、本人認証部（４４２１）、生体情報の測定結果を分析することにより疾患の診断を行う疾患診断部（４４０９）、ユーザの初回登録テンプレートから疾患発症時の特徴波形（図４５）を予測し、それらを管理する予測波形パタン管理部（４４１１）、操作部（４４１２）、通信部（４４１３）、表示部（４４１４）を備える。上記各部の機能は、基本的には実施例１～３と同様であるため、共通する部分についてはその説明を省略し、以下では主に異なる部分について説明している。

　上記スマートフォンは、上記生体認証装置で測定した生体情報を格納した、生体情報格納部（４４３１）、生体情報格納部（４４３１）に記録した生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める生体情報変動パタン抽出部（４４３２）と、疾患発症時の対応策を検討する疾患対応策検討部（４４３３）、センサ（４４３４）を備える。

　また同様に、上記サーバ（４４４０）も、上記生体認証装置（４４０１）で測定した生体情報を格納した、生体情報格納部（４４４１）、生体情報格納部（４４４１）に記録した生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める生体情報変動パタン抽出部（４４４２）、疾患対応策検討部（４４４３）、センサ（４４４４）を備える。

　生体情報格納部（４４０３、４４３１、４４４１）のデータ構造(図３２)及び生体情報認証装置(４４０１)内のテンプレート管理テーブルの構造は実施例２と同じである(図３６)。生体認証装置（４４０１）は、あらかじめ連携するサーバ（４４４０）に登録を行っておく。また、生体認証装置（４４０１）とペアリングしているスマートフォン（４４３０）も、連携するサーバ（４４４０）に登録しておく。またペアリングしているスマートフォン（４４３０）は、連携機関サーバ（４４５０）にも登録しておく。

　重篤な疾患が発症した場合には、救急車による救援が到着するまでに、身近な人の助けが必要となる場合がある。このため、ユーザだけではなく、ユーザの救助協力を依頼することができる人（４４６０）を識別するための救助者情報（例えば、氏名、住所、電話番号等のユーザ情報）を、サーバ（４４４０）にあらかじめ登録しておく。
＜救助協力者登録画面（図４９）＞

　図４９は、救助協力者（４４６０）の登録する画面の例である。当該画面は、例えば、サーバ（４４４０）が有するキーボード等の入力装置から入力され、サーバ（４４４０）が有するディスプレイ等の表示装置に表示される。本例では、サーバ（４４４０）から救助協力者（４４６０）が登録される場合について説明しているが、救助協力者（４４６０）が有するスマートフォン等の携帯端末やPCが有する入力装置から入力され、ネットワークを介してサーバ（４４４０）に登録されても良い。図４９に示すように、当該画面には、救助協力者の登録欄が設けられ、氏名、年齢、連絡先等の救助協力者に関するユーザ情報が表示されている。このように、当該画面から主に連絡先を登録しておき、救急の場合にユーザの救助を依頼できるようにしておく。
＜変動パタンの特徴を管理するテーブルと狭心症診断指標（図４８、図４７）＞

　生体認証装置（４４０１）は、予測波形パタン管理部（４４１１）において、変動パタンの特徴を管理するテーブル（図４８）を記憶装置（２０４）に記憶する。この変動パタンの特徴は、主に疾患の特徴や注意を要する不整脈などのパタンである。

　心電図の波形変化の特徴から、心疾患や不整脈の種類を診断する目安となる指標がある。例えば、狭心症ではＳ波とＴ波の間（以下ＳＴと表記）に変化が起きる。図４７の（Ａ）、（Ｂ）に、狭心症発症時の心電図の波形の変化を示す。ＳＴは通常、基線（４７０３）の位置にあるが、狭心症が発症すると、この部分が下降し陰性化してくる（ST水平４７０１、ST下降４７０２）。上記のような特徴を予測波形パタン管理部（４４１１）が記憶するテーブル（図４８）に記述しておく。

　図４８に、予測波形パタン管理部（４４１１）が記憶装置（２０４）に記憶するテーブルの構成を示す。このテーブルは、変動パタンの種類（４８０１）、変動パタン特徴と指標となる特徴量（４８０２）、そしてその変動パタンの特徴量により診断可能な疾患名（４８０５）、その疾患の緊急度（４８０３）と対応策（４８０４）を記録した項目を含む。ここで記述される対応策（４８０４）は、生体認証装置（４４０１）と連携するサービス機関(４４５０)のサービス内容によって異なる。
＜疾患診断のための特徴量と認証で使用される特徴量の説明とテンプレート及びパタン別波形特徴量の構成（図４５）＞

　なお、疾患の指標で使用される特徴量と認証に際して使用される特徴量は必ずしも一致しない。例えば、図５の（Ｂ）で認証の際に使用する、振幅の特徴量として、RP_A（５２０）、RQ_A（５２１）、RS_A（５２２）、RT_A（５２３）の４つの特徴量について説明したが、これらの指標にはQ波（５４２）、S波（５４４）、T波（５４５）についての、基線（５４８）からの振幅を示す特徴量が入っていない。このため、図４４に示す生体認証装置（４４０１）においては、基線（５４８）ベースのQ波、ST、T波の振幅、それぞれQ_A（５２４）、ST_A（５２５）、T_A（５２６）を、新たに分析の対象とする特徴量に加え、予測波形パタン管理部（４４１１）のテーブル（図４８）内の指標となる特徴量（４８０２）の一部に加えている。ST_A（５２５）についてはピークがないため、STの平均振幅を記録するようにした。また、基線ベースで振幅を見ているため、基線（５４８）より上方はプラス、下方はマイナスの変動とする。基線ベースでの波形特徴量の分析機能は、実施例１～実施例３の生体認証装置には含まれていないため、特徴量抽出部（４４０４）において、基線ベースでQ波、ST、T波の振幅を抽出する機能を新たに備えることが必要である。

　図４５にテンプレート及びパタン別波形特徴量の構成を示す。生体認証装置（４４０１）では、実施例１～実施例３における、認証用の特徴量（４５００）に加え、疾患/不整脈用の分析指標（４５０１）を新たに加えている。基線ベースのQ波、S波、T波の振幅Q_A（４５０２）、ST_A（４５０３）、T_A（４５０４）の３つを加えている。ただし疾患/不整脈用の分析指標（４５０１）はこの３つに限定されるものではない。

　予測波形パタン管理部（４４１１）は、テーブル（図４８）を参照し、初回登録のテンプレート（ステップ１００５で登録、図４５のID=000として識別）を用いて、疾患や不整脈などにより波形が変動した時の波形特徴量を予測した、パタン別波形の特徴量（図４５）を生成する。この処理は、図１０で示した初期登録処理が終了した直後に実施する。ただし、新たな特徴パタンが認知された場合には、サーバ（４４４０）により、スマートフォン（４４３０）、サーバ（４４４０）、生体認証装置（４４０１）の変動パタン管理テーブル（図４８及び図５０）に新たなパタンを登録することができる。さらに、それを受けて、生体認証装置（４４０１）は、そのパタンに対応する予測波形パタンを新に生成し登録できるようにしてもよい。

　図４５は、パタンＡ（４８０１）の特徴量の例でもある。パタンＡ（４８０１）はST_Aが0.1以下になることが特徴となっているため、パタンＡの波形特徴量では、ST_A値を-0.1以下としている（４５０５）。その他の特徴量は初回登録のテンプレート（ステップ１００５で登録、図４５でID=000として識別）の特徴量と同じである。パタンＡではその他の特徴量は同じであるとしたが、パタンによって影響の出る特徴量は異なり、すべてのパタンがパタンＡのように特定の特徴量にだけ変化が限定されるものではない。
＜疾患診断処理と診断結果を登録するテーブル（図４６）＞

　生体認証装置（４４０１）は、生体情報測定部（４４０２）で心電図を測定し、その結果を測定時刻、属性情報とともに、生体情報格納部（４４０３）に記憶する。特徴量抽出部（４４０４）は、直後に、情報格納部（４４０３）に記憶された心電図データ（３２０３）、測定時刻（３２０１、３２０２）、属性情報（３２０４）を読み出し、特徴量を算出した後、その結果と、測定時刻、属性情報を疾患診断部（４４０９）に入力する。

　次に、疾患診断部（４４０９）は、入力された特徴量と、予測波形パタン管理部（４４１１）のパタン別波形特徴量（図４５の構造で記述）とを比較する。疾患診断部（４４０９）は、指標となる特徴量の部分に関しては、設定された条件に合うか否かを判定し、それ以外の特徴量に関しては、認証時と同様に設定された閾値内に収まっているか否かを判定する。疾患診断部（４４０９）は、設定された条件と閾値の範囲にマッチすれば、パタン検出と判断し、そのパタンを特徴とする疾患を検出できたと判断する。そして、その結果を、登録番号、疾患名、発生時刻から成るテーブル（図４６）に記録する。

　図４６にテーブルの構成を示す。登録番号（４６０１）には、パタン検出の結果に固有の番号を付与し、その番号が登録される。疾患名（４６０２）には、検出したパタンを特徴とする疾患名が登録される（パタンと疾患の関係はテーブル図４８を参照して判定される）。発生時刻（４６０３、４６０４）には、疾患診断部（４４０９）に特徴量とともに入力された測定時刻（測定開始時刻と測定終了時刻）が記述される。
＜疾患検出後の処理とサービス提供機関のサーバが送信する情報の例（図５２）＞

　次に、疾患診断部（４４０９）で疾患を検出した後の処理について説明する。生体認証装置（４４０１）は、疾患の発症を検出すると、診断結果に関する情報、ユーザの状況に関する情報、周囲の状況に関する情報を、あらかじめ登録しておいたサーバ（４４４０）に送信する。

　図５２に、サーバに送信する情報の例を示す。図５２の（Ａ）は、診断結果に関する情報の例である。検出された疾患名（５２０１）と変動パタン（５２０２）、その疾患の緊急度(５２０３)、発生時刻（５２０４）に関するものである。検出された疾患名（５２０１）と緊急度（５２０３）は、疾患診断部（４４０９）が、予測波形管理部内のテーブル（図４８）を参照して取得する。また、発生時刻（５２０４）は、疾患診断部（４４０９）内から取得する。

　図５２の（Ｂ）は、ユーザ状況に関する情報の例である。意識レベル（５２０５）、年齢/性別（５２０６）、バイタル情報（血圧５２０７、脈拍５２０８、呼吸数５２０９、体温５２１６）、発症時の状況（５２１０運動中など）、救助協力者登録の有無（５２１１）、ＧＰＳ情報（５２１５）などの情報である。

　意識レベル（５２０５）は、診断された疾患の内容で判断してもよいし、生体認証装置（４４０１）内の属性情報取得部（４４０７）で取得された属性データにより判断してもよい。年齢や性別（５２０６）は、装置使用開始時にユーザが登録したもの（テンプレート登録判定部４４０８内に記憶されている）が使用される。バイタル情報（血圧５２０７、脈拍５２０８、呼吸数５２０９、体温５２１６）、発症時状況（５２１０）、ＧＰＳ情報（５２１５）は、疾患診断部（４４０９）に入力された属性情報より取得される。救助協力者登録の有無（５２１１）に関する情報は、最初にユーザにより登録されたものが使用される（図４９の内容、生体情報格納部４４０３内に記憶）。

　図５２の（Ｃ）は、疾患発症時の周辺情報の例である。これも、疾患診断部（４４０９）内に入力された属性情報が使用される。
＜疾患対応検討部の機能と内部で管理されているテーブル（図５０）＞

　次に、スマートフォン（４４３０）あるいはサーバ（４４４０）上に設けられた疾患対応検討部（４４３３、４４４３）の機能について説明する。疾患対応検討部（４４３３、４４４３）は、生体認証装置（４４０１）から送信された、診断結果に関する情報（図５２の（Ａ））とユーザ状況に関する情報(図５２の（Ｂ）)、周辺情報（５２の（Ｃ））などの情報に基づいて対応策を検討する。具体的な処理については後述する。

　図５０に、スマートフォン（４４３０）及びサーバ（４４４０）上の疾患対応検討部（４４３３、４４４３）が記憶装置（２０４）に記憶して管理されているテーブルの構成を示す。当該テーブルには、生体認証装置（４４０１）と同様のテーブルが記憶されている。これにより、送付された診断結果に対しての追試が可能となる（ただし追試のためには生体情報を共有するために、別途生体認証装置４４０１からの生体情報の送付が必要となる）。

　生体認証装置（４４０１）でも、予測波形パタン管理部（４４１１）内のテーブル（図４８）において対応策（４８０４）が決められているが、生体認証装置（４４０１）単独で対応可能な対応策が記述されている。一方、スマートフォン（４４３０）及びサーバ（４４４０）の疾患対応検討部（４４３３、４４４３）のテーブルでは、連携機関（４４５０）や救援協力者（４４６０）が考慮された対応策が設定されている。スマートフォン（４４３０）及びサーバ（４４４０）の疾患対応検討部（４４３３、４４４３）では、発症時のユーザ状況に関する情報（図５２の（Ｂ）の内容）や連携機関（４４５０）の状況（混雑度など）を考慮して最終的な対策を決定する。
＜心筋梗塞発症検出時の処理シーケンス（図５１）＞

　図５１に本実施例の生体認証システムにおける心筋梗塞発症検出時の処理シーケンスを示す。構成要素は生体認証装置（４４０１）、スマートフォン（４４３０）、サーバ（４４４０、サービス提供機関）、連携機関サーバ（４４５０、連携サービス機関）、救援協力者（４４６０）である。救援協力者（４４６０）は、サーバ（４４４０）と通信可能なスマートフォン等の携帯端末を有している。

　生体認証装置（４４０１）は、心筋梗塞の発症を検出する（５１０１）。その結果を受けて、装置内のアラーム（スピーカ、３００３）をONにする（５１０２）。

　次に、診断結果に関する情報（図５２の（Ａ））、ユーザ状況に関する情報（図５２の（Ｂ））、疾患発症時の周辺情報（図５２の（Ｃ））をスマートフォン（４４３０）とサーバ（４４４０、サービス提供機関）に送信する（５１０３、５１０４）。ここまでの生体認証装置（４４０１）における処理は、ユーザによる操作の必要は必要なく、すべて自動で行われる。

　スマートフォン（４４３０）は、生体認証装置（４４０１）より受け取った情報をそのまま登録先のサーバ（４４４０）に送信する（５１０５）。生体認証装置（４４０１）とスマートフォン（４４３０）の両方からサーバ（４４４０）に情報を送信する理由は、通信回線の不通によるリスクを低減するためである。

　情報を受け取ったサーバ（４４４０、サービス提供機関）とスマートフォン（４４３０）の疾患対応策検討部（４４３３、４４４３）は、診断結果に関する情報（図５２の（Ａ））やユーザ状況に関する情報（図５２の（Ｂ））、疾患発症時の周辺情報（図５２の（Ｃ））を受け対応策を検討した検討情報を出力し、連携機関サーバ（４４５０、連携サービス機関）に救急車の発動を依頼する（５１０６、５１０７）。

　例えば、上記疾患対応策検討部（４４３３、４４４３）は、上記診断結果に関する情報を参照して疾患名（例えば、狭心症）を読み取り、さらに、あらかじめ登録されている医療機関が取り扱う診療項目にその疾患名が含まれているか否かを判定し、当該疾患名が含まれていると判定した場合、その医療機関の連絡先（例えば、メールアドレス）に、救急車の発動依頼を通知するとともに、当該通知に上記診断結果に関する情報、ユーザ状況に関する情報、疾患発症時の周辺情報を添付する。なお、心筋梗塞のようなもっとも緊急度の高い疾患の場合には、スマートフォン（４４３０）とサービス提供機関のサーバ（４４４０）の両方から救急車の発動依頼をかけてもよい。このように、それぞれの疾患対応策検討部は、生体認証装置の疾患診断部が診断したユーザの心疾患の診断結果である検出結果に基づいて、外部サーバと通信する連携サーバに、ユーザの救助協力要請を通知する。

　また、上記疾患対応策検討部（４４３３、４４４３）は、あらかじめ登録済のユーザの救援協力者の携帯端末（例えば、メールアドレス）に援助要請通知を送信する（５１０８）。併せて、上記疾患対応策検討部（４４３３、４４４３）は、救援協力者の携帯端末にAutomated External　Defibrillator（ＡＥＤ）情報を通知する（５１０９）。例えば、上記疾患対応策検討部（４４３３、４４４３）は、上記携帯端末に、最寄りのＡＥＤの設置場所を示す情報を送信する。最寄りのＡＥＤの設置場所は、例えば、上記ユーザ状況に関する情報に含まれるＧＰＳ情報と、あらかじめ登録されているＡＥＤの設置場所のマップを比較して判定すればよい。

　救援協力者（４４６０）の携帯端末は、上記通知を受け取ると、要請に対する対応状況をサーバ（４４４０、サービス提供機関）に通知（報告）する（５１１０）。上記対応状況は、救援協力者により携帯端末の入力部（例えば、タッチパネル）から入力される。対応状況としては、例えば、救援した日時、どのような救援をしたのか等、実際に救援協力者が救援した内容を示す情報が含まれる。なお、心筋梗塞のような重篤の場合は本人による対応が困難なため直接ユーザへの指示は行わない。
＜サービス提供機関のサーバがユーザに送付する情報の例（図５３）＞

　サーバ（４４４０、サービス提供機関）の疾患対応策検討部（４４４３）は、上記検討の結果、医療機関情報、原因分析結果、対策情報を含む診断結果を、ユーザのスマートフォン（４４３０）に送信する。図５３に、サーバ（４４４０、サービス提供機関）がユーザに送付した、医療機関情報、原因分析結果、対策情報の例を示す。

　サーバ（４４３０、サービス提供機関）は、検出した疾患や不整脈の注意レベルを通知する（５３０１）とともに、検出した疾患や不整脈の診断や治療の可能な医療機関の情報（５３０２）を提供する。この情報はユーザから送信された、ユーザ状況(図５２の（Ｂ）)内のＧＰＳ情報（５２１５）などを受け、例えば、疾患対応策検討部（４４４３）が、ユーザにとって利便性の高い最寄りの医療機関の情報を提供すればよい。原因分析（５３０３）では、検出した疾患や不整脈の原因について分析した結果を表示する。この分析結果は、実施例３のように、生体認証装置（４４０１）から測定した生体情報をスマートフォン（４４３０）やサーバ（４４４０）に送信し、そのデータを連携するサーバ（４４５０）と共有して分析したものでもよい。

　図５３の原因分析結果（５３０３）では、疲労やストレスなども原因として分析されている。心臓は交感神経と副交感神経の両方の影響を受けて鼓動している。このため、心電図の測定データを解析することにより、交感神経と副交感神経のバランスを解析でき、そのバランスの状態によって、ストレスや疲労度を分析することができる。

　一般的な方法は以下の通りである。心電図RピークとRピークの間隔（以下RRI、４５０６）の分布をとりその分布グラフの周波数成分ごとのパワースペクトル密度を求めることにより分析できる。低周波成分0.05-0.15Hzのパワースペクトルの密度の積分値は交感神経と副交感神経の両方の活性度を反映する。一方、0.15-0.45Hzのパワースペクトルの密度の積分値は、副交感神経の機能の指標となっている。またRRI変動係数（RRIの標準偏差値をRRIの平均値で除したもの）は、自律神経の活性度の指標となっている。以上のような指標を分析することによって、自律神経の活性度や、交感神経/副交感神経の活動を分析することにより、ストレスや疲労度の度合いを分析することができる。

　以上の分析は連携する機関（４４５０）を活用して実施し、その分析結果を活用することもできるし、生体認証装置（４４０１）内部に解析機能を設けることにより、実施することもできる。また、その機能を連携するスマートフォン（４４３０）やサーバ（４４４０）上に設置して実施することも可能である。図５３に戻り、対策の内容は、原因分析の結果（５３０３）を受け、それを解消するための対策（アドバイス）を記述する（５３０４）。これらの対策は上記分析結果に対応付けてあらかじめ登録しておけばよい。

　実施例５では、前記実施例１～４の生体認証装置及びシステムを活用したアプリケーションの例を示す。
＜医療サービス及び保険サービスへの適用例（図５４）＞

　図５４に、本実施例の生体認証装置のユーザが、医療サービスと保険サービスの両方に加入して実施されるアプリケーションの例を示す。

　ユーザ（５４０１）は、本実施例の生体認証装置と医療サービスから通知を受ける端末（例えば、スマートフォン等の携帯端末のメールアドレス）を、加入した医療サービスのサーバに登録しておく。次に、ユーザ（５４０１）は、登録した生体認証装置を使用して、本人認証後に測定した生体情報を医療サービス機関（５４０２）のサーバに送信する。医療サービス機関（５４０２）のサーバは、登録された生体認証装置から受信した生体情報を参照して疾患の兆候等を分析する。疾患の兆候等検出されたらその結果を上記連絡先に通知し、医療機関の情報を提供して通院を促す。

　ユーザ（５４０１）は、あらかじめ登録された上記端末を操作する等して、このサービスに対して、サービス使用料を支払う決済処理を実行する。当該決済の方法については、あらかじめアプリケーションをインストールしておき、従来から知られている様々な決済方法を用いることができる。また、ユーザ（５４０１）は一方で上記の医療サービス機関（５４０２）と提携している保険サービス機関（５４０３）にも加入し、上記端末を操作して保険料を支払う決済処理を実行する。保険サービス機関（５４０３）のサーバは、上記の医療サービス機関（５４０２）のサーバから、保険加入者の健康管理の状況を示す情報を、ユーザ（５４０１）の許可を得て受信し、その内容を確認する。保険サービス機関（５４０３）のサーバは、保険加入者の健康管理の状況を確認すると、上記支払い済みの保険料の一部をキャッシュバックする処理を実行し、その結果を上記端末に送信する。このような処理を実行する理由は、保険加入者が提携医療機関のサービスを利用して健康管理している方が疾患に罹患するリスクが低減されるというメリットがあるためである。
＜年金支給サービスへの適用例（図５５）＞

　図５５に、本実施例の生体認証装置を、年金支給に適用した場合のアプリケーションの例を示す。日本年金機構（５５０２）は、年金受給者（５５０１）に対して（年金受給開始時に）本実施例の生体認証装置を支給する。

　年金受給者（５５０１）は、本実施例の生体認証装置を用いて心電図を測定して、テンプレートを登録する。テンプレートが登録された生体認証装置は、あらかじめ日本年金機構（５５０２）のサーバに登録する（ペアリングしたスマートフォンを活用して登録することもできる）。

　年金受給者（５５０１）は、本実施例の生体認証装置を使用して、年金受給月に、本人認証を行う（生体認証装置はあらかじめ日本年金機構のサーバに登録されているため、本人認証の結果を送信することができる）。

　日本年金機構（５５０２）のサーバは、年金受給者（５５０１）の本人を認証すると、年金の支給を許可できると判断し、あらかじめ登録されている年金受給者（５５０１）金融機関（５５０３）に年金を振り込む処理を実行する。なお、上記認証により、生存確認を兼ねることも可能である。

　年金受給者（５５０１）は、年金振込の登録を行っている金融機関（５５０３）において、本人認証を実施する。例えば、銀行のＡＴＭの管理サーバに、本実施例の生体認証装置との連携登録を事前に実施しておけば、認証済（かつ認証ＯＫが継続している）の本実施例の生体認証装置をＡＴＭの生体認証端末にかざすだけで、年金受給者（５５０１）の年金振込口座から年金の受取を行うことができる。

　本実施例の生体認証装置は、本人認証を行うとともに、ユーザの生存も確認することができる。このため、年金受給者死亡後の年金の不正受給を防ぐことができる。
＜本実施例のその他の適用例＞

　本実施例の生体認証装置のその他のアプリケーションは、決済、入退室管理、情報機器やデータへのアクセス制御、自動車のドアやエンジンのキー、公共機関の運転手の認証と健康管理、独居者の見守りサービスなどである。

　このように、上記の各実施例に示した生体認証装置、生体認証システム、携帯端末によれば、体調に応じたテンプレートを自動で作成/登録できる。その際、装置に新たに部品を追加せずに実施できる。また、体調に依存せずに本人認証率を向上させることができるとともに、不要なテンプレートを登録することによる他人受入れ率増加のリスクを低減することができる。

　なお、上記の各実施例で示した生体認証装置、スマートフォン、サーバをはじめとする各装置で行われる処理は、実際には、ＣＰＵ（２０３）等の演算装置が記憶装置（２０４）等のメモリに記憶されたプログラムを読み出して不図示の主記憶装置上にロードして実行することにより、上記各部の機能が実現される。上記プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供したり、インターネット等のネットワークに接続された他のコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供または配布するように構成しても良い。

１０１　生体認証装置
１０２　生体情報測定部
１０３　生体情報格納部
１０４　特徴量抽出部
１０５　テンプレート管理部
１０６　生体情報変動パタン抽出部
１０７　テンプレート登録判定部
１１５　本人認証部

Claims

　ユーザの生体情報を測定する生体情報測定部と、
　前記生体情報の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
　記憶部に記憶された生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める変動パタン抽出部と、
　前記変動パタン抽出部により抽出された前記生体情報の変動パタンの特徴量の登録可否を決定するテンプレート登録判定部と、
　前記特徴量抽出部及び前記変動パタン抽出部より抽出された前記生体情報の特徴量を記録したテンプレートを管理するテンプレート管理部と、
　前記特徴量抽出部が抽出した特徴量と前記テンプレート管理部が管理するテンプレートとを照合し、前記ユーザの認証可否を判定する認証部と、
を備えることを特徴とする生体認証装置。
　前記変動パタン抽出部は、前記テンプレートに対してあらかじめ定められた閾値を満たす特徴量となる生体情報のパタンを前記変動パタンとして抽出する、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記変動パタン抽出部は、標準的な生体情報を周波数分析して得られる振幅スペクトルと異なる生体情報のパタンを前記変動パタンとして抽出する、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記テンプレート登録判定部は、最大テンプレート数に基づいて前記決定を行う、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記認証部は、前記テンプレート管理部により管理される初回のテンプレートを用いて前記ユーザを認証し、
　前記テンプレート登録判定部は、操作部から入力された、認証された前記ユーザの特徴を示すユーザ基本情報と、前記ユーザの嗜好情報と、前記ユーザの薬の服用情報と、前記ユーザの生活習慣情報とを含む前記ユーザの登録情報に基づいて、前記変動パタンの発生リスクを分析する、
　ことを特徴とする請求項４に記載の生体認証装置。
　前記テンプレート登録判定部は、前記ユーザの登録情報が前記操作部から入力されてはじめて前記生体情報測定部により前記ユーザの生体情報を測定する、
　ことを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
　前記テンプレート登録判定部は、前記分析の結果に基づいて、前記最大テンプレート数を定め、その結果を表示部に表示する、
　ことを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
　前記生体認証装置は、前記生体情報として前記ユーザの心電図を用いて前記生体情報測定部、前記特徴量抽出部、前記変動パタン抽出部、前記テンプレート管理部、前記テンプレート登録判定部、前記認証部の処理を実行する、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記生体情報測定部は、前記ユーザが操作する携帯端末の前面と背面とに設けられている、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記認証部は、前記生体認証装置が前記ユーザから外されるまで、前記ユーザの認証結果を保持する、
　ことを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記生体情報を測定したときの前記ユーザの属性情報を測定する属性情報測定部、
　を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
　前記テンプレート登録判定部は、前記属性情報測定部で測定した属性情報と、前記変動パタン抽出部が抽出した前記変動パタンの特徴量との相関を求め、両者の間に相関が認められたと判定した場合に、抽出された前記変動パタンの特徴量を登録する、
　ことを特徴とする請求項１１に記載の生体認証装置。
　前記テンプレート管理部は、前記テンプレート登録判定部により前記両者の間に相関が認められたと判定された前記属性データを記憶部に記憶する、
　ことを特徴とする請求項１２に記載の生体認証装置。
　第１の生体認証装置と第２の生体認証装置とが互いに通信してユーザを認証する生体認証システムであって、
　前記第１の生体認証装置は、
　ユーザの生体情報を測定する第１の生体情報測定部と、
　前記生体情報の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
　記憶部に記憶された生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める変動パタン抽出部と、
　前記変動パタン抽出部により抽出された前記生体情報の変動パタンの特徴量の登録可否を決定するテンプレート登録判定部と、
　前記特徴量抽出部及び前記変動パタン抽出部より抽出された前記生体情報の特徴量を記録したテンプレートを管理するテンプレート管理部と、
　前記特徴量抽出部が抽出した特徴量と前記テンプレート管理部が管理するテンプレートとを照合し、前記ユーザの認証可否を判定する認証部と、
　前記第２の生体認証装置と通信する第１の通信部と、を備え、
　前記第２の生体認証装置は、
　前記第１の生体情報測定部との電位差を算出する第２の生体情報測定部と、
　前記第１の生体認証装置と通信する第２の通信部と、
　を備えることを特徴とする生体認証装置。
　前記第１の生体認証装置および前記第２の生体認証装置は、前記ユーザの両手の指に着脱可能なリング形状により構成される、
　ことを特徴とする請求項１４に記載の生体認証システム。
　生体認証装置と携帯端末とが互いに通信してユーザを認証する生体認証システムであって、
　前記生体認証装置は、
　ユーザの生体情報を測定する生体情報測定部と、
　前記生体情報の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
　前記携帯端末に備えられたセンサ、ネットワークに接続された外部のセンサまたは生体情報測定機器から前記ユーザに関する属性情報を取得する属性情報取得部と、
　変動パタン抽出部により抽出された前記生体情報の変動パタンの特徴量であるテンプレートの登録可否を決定するテンプレート登録判定部と、
　前記特徴量抽出部及び前記変動パタン抽出部より抽出された前記生体情報の特徴量を記録したテンプレートを管理するテンプレート管理部と、
　前記特徴量抽出部が抽出した特徴量と前記テンプレート管理部が管理するテンプレートとを照合し、前記ユーザの認証可否を判定する認証部と、
　前記携帯端末と通信する装置通信部と、を備え、
　前記携帯端末は、
　記憶部に記憶された生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求める前記変動パタン抽出部と、
　前記生体認証装置と通信する端末通信部と、
　を備えることを特徴とする生体認証システム。
　前記生体認証装置の前記属性情報取得部は、ネットワークに接続された外部のセンサまたは生体情報測定機器から前記属性情報を取得し、
　前記生体認証装置の前記テンプレート登録判定部は、生体情報測定時に得られた前記属性情報と、抽出された前記変動パタンの特徴量との相関を調べ、前記相関を有する変動パタンの特徴量を前記テンプレートとして格納する、
　ことを特徴とする請求項１６に記載の生体認証システム。
　前記生体認証システムは、
　前記記憶部に記憶された生体情報から生体情報の変動パタンを抽出しその特徴量を求めるサーバ変動パタン抽出部と、前記生体認証装置と通信するサーバ通信部と、前記センサと、を備えた外部サーバを有し、
　前記携帯端末の前記変動パタン抽出部に替えて前記外部サーバの前記サーバ変動パタン抽出部が前記変動パタンを抽出し、前記生体認証装置の前記テンプレート管理部が、抽出された前記変動パタンのテンプレートを管理する、
　ことを特徴とする請求項１６に記載の生体認証システム。
　前記生体認証装置は、
　前記生体情報の測定結果を分析することにより前記ユーザの疾患を診断する疾患診断部と、
　前記記憶部に記憶されたテンプレートから疾患発症時の特徴波形を予測する予測波形パタン管理部と、を備え、
　前記携帯端末および前記外部サーバは、
　前記ユーザの疾患発症時の対応策を検討する疾患対応策検討部、を備え、
　それぞれの前記疾患対応策検討部は、前記生体認証装置の前記疾患診断部が診断した前記ユーザの心疾患の検出結果に基づいて、前記外部サーバと通信する連携サーバに、前記ユーザの救助協力要請を通知する、
　ことを特徴とする請求項１６に記載の生体認証システム。
　周期的な変動を有した生体情報を用いてユーザを認証する生体情報認証部と、
　前記ユーザの認証に用いられる生体情報を検出するために人体との接触を検出する生体情報検出部と、を備え、
　前記生体情報検出部は、前記ユーザが操作する操作面側と前記操作面に対する裏面である背面側とに設けられている、
　ことを特徴とする携帯端末。