JPH09510636A

JPH09510636A - 生物測定の個人認証システム

Info

Publication number: JPH09510636A
Application number: JP7524714A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．オステン，デビット; エム．カリム，ヘイティム; エル．ブラン，ブラッドフォード; アール．アーネソン，マイケル
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1997-10-28
Also published as: US5719950A; CA2183886A1; EP0752143A1; WO1995026013A1; EP0752143B1; DE69501327D1; ES2110841T3; ES2110841T5; BR9507142A; CA2183886C; EP0752143B2; AU2186095A; DE69501327T2; DE69501327T3

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（ＥＫＧ）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ＥＫＧ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ＰＩＮ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４２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４６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４，５２４，０８７、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１５００Ｈｚ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。９１０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２２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、２０６，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４，８６９，２５４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１４２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２５６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、９１０ナノメータ１９８−Ａと１９８−Ｃ、及び６６０ナノメータ２０８−Ａと２０８−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３３６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，ＭＣ，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，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，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

【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。