(57)【要約】【課題】  基板に超音波トランスデューサーアレイと、音波トランスデューサーとを効率的に配置した生体センサーユニット及び生体情報測定装置等を提供すること。【解決手段】  生体センサーユニット１０５は、被検体に接触面を接触させて装着可能な生体センサーユニットであって、基板１１０と、基板１１０に設けられ、接触面Ｓ１側からの超音波を受信可能に構成された超音波トランスデューサーアレイ１２０と、基板１１０に設けられ、接触面Ｓ１側からの音波と、接触面Ｓ１とは反対側からの音波との少なくとも一方を受信可能に構成された音波トランスデューサー１３０を含む。【選択図】      図８
2016007412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に接触面を接触させて装着可能な生体センサーユニットであって、
基板と、
前記基板に設けられ、前記接触面側からの超音波を受信可能に構成された超音波トランスデューサーアレイと、
前記基板に設けられ、前記接触面側からの音波と、前記接触面とは反対側からの音波との少なくとも一方を受信可能に構成された音波トランスデューサーと、
を含むことを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項２】
請求項１において、
前記音波トランスデューサーは、
前記接触面側からの音波を受信可能に構成され、前記被検体の声紋情報を取得することを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項３】
請求項１において、
前記音波トランスデューサーは、
前記接触面とは反対側からの音波を受信可能に構成され、前記音波として少なくとも前記被検体の音声を取得することを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果、及び前記音波トランスデューサーの受信結果の少なくとも一方に基づく処理を行う処理部をさらに含むことを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項５】
請求項４において、
前記処理部は、
前記音波トランスデューサーの受信結果に基づいて、前記被検体の認識に用いられる個人認証情報を作成することを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項６】
請求項４又は５において、
前記処理部は、
前記音波トランスデューサーの受信結果に基づく情報と、前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づく情報とを対応付ける処理を行うことを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかにおいて、
前記処理部は、
前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の血圧情報を求めることを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項８】
請求項７において、
前記生体センサーユニットが前記被検体の頸部に装着された状態で、
前記処理部は、
前記頸部での測定結果である前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の前記血圧情報を求めることを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項９】
請求項７において、
前記生体センサーユニットが前記被検体の手首部に装着された状態で、
前記処理部は、
前記手首部での測定結果である前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の前記血圧情報を求めることを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記超音波トランスデューサーアレイと前記音波トランスデューサーは同一プロセスで形成されていることを特徴とする生体センサーユニット。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の生体センサーユニットを含むことを特徴とする生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体センサーユニット及び生体情報測定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜ピエゾ振動子による超音波センサーを用いることで、例えば血管の径や血流を測定して血圧などを求めるといった、健康モニターの生体デバイスを考えることができる。また、脂肪の厚さや病変の観察など体内情報を得るようなプローブにも活用できる。
【０００３】
この際、超音波センサーを有する機器において、血圧等の生体情報以外の情報を併せて取得することが有用なケースも考えられる。ここでの生体情報以外の情報は種々考えられるが、音に関する情報が有用となるケースは多い。一例としては被検体（機器の使用者）の声から声紋情報を取得して、個人の認証処理を行ってもよい。
【０００４】
生体デバイスは近い距離で複数人が同時に使っている可能性があり、例えば、脂肪の厚さを測ったりする場合はフィットネスなどで複数人が同一のプローブを用いることも考えられる。このような場合に、集中端末によってデータの管理をする、データを無線で送受信するといったケースを考えると、用いられているデバイス、プローブと測定対象者との正しい紐付けがきわめて重要であるといえる。
【０００５】
例えば特許文献１には、他動運動機器において、使用者の身体情報と声紋、指の静脈パターンなどのバイオメトリクス情報を用いて個人を認証する認証手段を設け、個々の使用者毎に身体情報の測定結果を記憶する手法が開示されている。また特許文献２には、健康測定機能を有する携帯端末装置において、静脈パターン、指紋、顔や声紋、瞳の虹彩等の生体認証を行う手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２５３６４号公報
【特許文献２】特開２００７−３２５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２のように、声紋等を用いて認証処理を行って、所与のユーザーと当該ユーザーの生体情報とを対応付ける手法は知られている。また、認証処理に限定されず、超音波センサーを有する機器において音に関する情報を取得することは有用と言える。しかし、超音波を受信可能な超音波トランスデューサーが実装される基板上に、音波（可聴域の周波数に対応）を受信可能な音波トランスデューサーを有するセンサーユニットや、当該ユニットにおける超音波トランスデューサーと音波トランスデューサーの効率的な配置については開示がない。
【０００８】
本発明の幾つかの態様によれば、基板に超音波トランスデューサーアレイと、音波トランスデューサーとを効率的に配置した生体センサーユニット及び生体情報測定装置等を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、被検体に接触面を接触させて装着可能な生体センサーユニットであって、基板と、前記基板に設けられ、前記接触面側からの超音波を受信可能に構成された超音波トランスデューサーアレイと、前記基板に設けられ、前記接触面側からの音波と、前記接触面とは反対側からの音波との少なくとも一方を受信可能に構成された音波トランスデューサーと、を含む生体センサーユニットに関係する。
【００１０】
本発明の一態様では、生体センサーユニットは超音波を受信可能な超音波トランスデューサーアレイと、音波を受信可能な音波トランスデューサーの両方を含み、超音波を受信可能な方向と、音波を受信可能な方向とが所定の関係となるように構成される。これにより、単一のセンサーユニットにおいて超音波に関する情報と音波に関する情報の両方を受信可能になるとともに、当該センサーユニット内での素子の効率的な配置等が可能になる。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記音波トランスデューサーは、前記接触面側からの音波を受信可能に構成され、前記被検体の声紋情報を取得してもよい。
【００１２】
これにより、音波トランスデューサーを用いて、接触面側からの声紋情報を取得すること等が可能になる。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記音波トランスデューサーは、前記接触面とは反対側からの音波を受信可能に構成され、前記音波として少なくとも前記被検体の音声を取得してもよい。
【００１４】
これにより、音波トランスデューサーを用いて、少なくとも被検体の音声を含む接触面とは反対側からの音波に関する情報を取得すること等が可能になる。
【００１５】
また、本発明の一態様では、前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果、及び前記音波トランスデューサーの受信結果の少なくとも一方に基づいて処理を行う処理部をさらに含んでもよい。
【００１６】
これにより、生体センサーユニットにおいて、超音波に関する情報及び音波に関する情報の少なくとも一方についての処理を行うこと等が可能になる。
【００１７】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記音波トランスデューサーの受信結果に基づいて、前記被検体の認識に用いられる個人認証情報を作成してもよい。
【００１８】
これにより、音波トランスデューサーの受信結果から、認証処理用の情報を作成すること等が可能になる。
【００１９】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記音波トランスデューサーの受信結果に基づく情報と、前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づく情報とを対応付ける処理を行ってもよい。
【００２０】
これにより、超音波に関する情報と音波に関する情報とを、関連づけて利用、或いは出力等をすることが可能になる。
【００２１】
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の血圧情報を求めてもよい。
【００２２】
これにより、超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて血圧情報を求めることが可能になる。
【００２３】
また、本発明の一態様では、前記生体センサーユニットが前記被検体の頸部に装着された状態で、前記処理部は、前記頸部での測定結果である前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の前記血圧情報を求めてもよい。
【００２４】
これにより、生体センサーユニットを頸部に装着することで、被検体の血圧情報を求めること等が可能になる。
【００２５】
また、本発明の一態様では、前記生体センサーユニットが前記被検体の手首部に装着された状態で、前記処理部は、前記手首部での測定結果である前記超音波トランスデューサーアレイの受信結果に基づいて、前記被検体の前記血圧情報を求めてもよい。
【００２６】
これにより、生体センサーユニットを手首部に装着することで、被検体の血圧情報を求めること等が可能になる。
【００２７】
また、本発明の一態様では、前記超音波トランスデューサーアレイと前記音波トランスデューサーは同一プロセスで形成されていてもよい。
【００２８】
これにより、超音波トランスデューサーアレイと音波トランスデューサーとを容易に形成すること等が可能になる。
【００２９】
また、本発明の他の態様は、上記の生体センサーユニットを含む生体情報測定装置に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）は音波トランスデューサーの共振周波数の設定手法を説明する図。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は本実施形態に係る生体センサーユニットの構造例。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本実施形態に係る生体センサーユニットの構造例。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本実施形態に係る生体センサーユニットの構造例。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施形態に係る生体センサーユニットの構造例。
【図６】本実施形態に係る生体情報測定装置（超音波測定装置）の具体例。
【図７】本実施形態に係る生体情報測定装置（超音波測定装置）の具体例。
【図８】本実施形態に係る生体センサーユニットの構成例。
【図９】血管径と血圧との相関関係を示す図。
【図１０】超音波トランスデューサーアレイと音波トランスデューサーの基板上の配置例。
【図１１】超音波トランスデューサーアレイと音波トランスデューサーの基板上の他の配置例。
【図１２】図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、超音波トランスデューサー素子の構成例。
【図１３】本実施形態に係る情報処理装置、超音波測定システムの構成例。
【図１４】本実施形態の処理を説明するシーケンス図。
【図１５】本実施形態の処理を説明するシーケンス図。
【図１６】本実施形態の処理を説明するシーケンス図。
【図１７】本実施形態の処理を説明するシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３２】
１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。上述したように、超音波トランスデューサーを用いて血圧等の生体情報を取得する際には、他の情報、特に使用者の声に関する情報を取得することが有用なケースがある。一例としては、声紋情報を用いて個人を認証する認証処理を行うことが考えられる。以下、具体的な状況の例を説明する。
【００３３】
生体情報を取得する際には、当該生体情報がどのユーザーのものであるかを識別し、適切に管理する必要がある。しかし、生体情報を計測する機器の形態、使用状況によっては、生体情報の取り違えが発生しやすいこともあり得る。
【００３４】
例えば、病院の待合室等に血圧計が設置されており、当該血圧計を多数のユーザーが使用するという使用状況は現在も広く見られるものである。従来のように、計測結果を表示部に表示するにとどめる、或いはプリントアウトしてユーザーに提供するといったように、血圧情報の記憶、蓄積を考慮しないのであれば取り違えの問題は発生しにくい。しかし、今後はそのような計測機器が記憶部を有することで生体情報を自身で蓄積したり、通信部を有することでサーバー等の外部機器に生体情報を送信するという使用形態も多くなると予想される。その場合、どの生体情報がどのユーザーのものかを適切に対応付ける必要がある。
【００３５】
また、生体情報の計測機器が複数あり、各ユーザーがその都度、空いている機器を探して利用するといった使用状況も考えられる。その場合、１人のユーザーが同一の機器を使い続けるのではなく、複数の機器を用いて計測を行うということもあり得る。つまり、複数の機器と複数のユーザーとが多対多の関係となるため、生体情報とユーザーの対応付けは非常に重要な問題となる。
【００３６】
このような場合には、生体情報とともに使用者の声紋情報を取得し、その２つを対応付けて利用すればよい。声紋情報から個人が特定できることは広く知られており、声紋情報と生体情報を対応付ければ、当該生体情報の測定対象であった個人を特定可能となるためである。
【００３７】
また、認証以外の状況においても、音に関する情報を併せて取得することは有用と言える。例えば、使用者の音声に関する情報であれば、当該音声を機器操作等のインターフェースとして利用することが可能である。或いは、環境音を取得することで、生体情報を測定している際の周囲の環境を推定して、生体情報を用いた処理に利用することも考えられる。
【００３８】
このように、種々の状況において、超音波を用いた生体情報の取得と、音に関する情報の取得の両方を行うことが有用であり、それを実現するセンサーユニットに対する要求は大きいと言える。しかし特許文献１や特許文献２等の従来手法においては、超音波トランスデューサーアレイが実装される基板に音波トランスデューサーを配置したセンサーユニットは開示されておらず、また、そのようなセンサーユニットにおける超音波トランスデューサーアレイと音波トランスデューサーの効率的な配置についての開示もない。
【００３９】
そこで本出願人は、被検体に接触面を接触させて装着可能な生体センサーユニットであって、基板１１０と、基板１１０に設けられ、接触面側からの超音波を受信可能に構成された超音波トランスデューサーアレイ１２０と、基板１１０に設けられ、接触面側からの音波と、接触面とは反対側からの音波との少なくとも一方を受信可能に構成された音波トランスデューサー１３０と、を含む生体センサーユニット１０５を提案する。
【００４０】
ここで、超音波トランスデューサーアレイ１２０とは、例えば、アレイ状に配置された超音波を送受信可能な複数の超音波トランスデューサー素子１２１から構成される。そして、各超音波トランスデューサー素子１２１は、薄膜ピエゾ振動子等の超音波を電気信号に変換可能な圧電素子である。
【００４１】
また、音波トランスデューサー１３０とは、薄膜ピエゾ振動子等の音波を電気信号に変換可能な圧電素子である。なお、本実施形態では断りなく「音波」という用語を用いた場合には、可聴域の音波（例えば周波数が２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚとなる音波）を指すものとする。
【００４２】
この際、音波トランスデューサー１３０の共振周波数は可聴域の上限よりもある程度高い周波数とすることが望ましい。後述するように、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報として声紋情報を用いることが考えられる。その場合、可聴域（すなわち人間の音声の特性が出やすい周波数の範囲）に共振周波数があると、当該共振周波数の周辺での受信感度が、他の周波数帯に比べて高くなってしまう。これを示したのが図１（Ａ）である。周波数に応じて感度特性が異なるのでは、周波数分析等により得られる声紋情報にも影響を与えるため好ましいとは言えず、可聴域での周波数特性はフラット（感度が周波数によらずほぼ一定となる特性）にすべきである。よって図１（Ｂ）に示すように、共振周波数が可聴域の上限より大きくなるように設定するとよい。ただし、共振周波数が可聴域の上限に近すぎると、やはり当該上限付近での感度が高くなること等が考えられるため、実際には２０ｋＨｚに対してある程度大きい値を設定するとよい。具体的には数十ｋＨｚ程度の共振周波数を用いればよく、例えば５０ｋＨｚであってもよい。
【００４３】
このようにすれば、超音波に基づく情報と、音波に基づく情報の両方を単一のセンサーユニットにおいて取得することが可能になる。超音波は、生体の深さ方向の情報を詳細に測定することができる。そのため、超音波トランスデューサーアレイ１２０での受信結果に基づき、血管径を測定したり、脂肪と筋肉の関係を測定する、すなわち生体情報を測定することができる。一方、音波トランスデューサー１３０は広く用いられるマイクと同様に扱うことができるため、音に関する情報を取得することができる。例えばユーザーの音声に関する情報を取得でき、当該情報から声紋等を取得することも可能である。この場合、超音波に基づく情報と音波に基づく情報を対応付けることは、生体情報と個人認証用の情報とを対応付けることに相当し、上述した生体情報の取り違えの可能性を抑止すること等も可能になる。
【００４４】
さらに、超音波トランスデューサーアレイ１２０が超音波を受信可能な方向（接触面側の方向）と、音波トランスデューサー１３０が音波を受信可能な方向とを適切に設定することで、使用態様等を考慮した効率的な素子配置が可能になる。本実施形態に係る生体センサーユニット１０５の構造の例を図２（Ａ）〜図３（Ｂ）に示す。
【００４５】
図２（Ａ）〜図３（Ｂ）は本実施形態に係る生体センサーユニット１０５を、基板１１０を側面から観察した場合の断面図である。図２（Ａ）等において、１７１は補強材、１７２はメンブレン、１７３は圧電膜、１７４は音響結合材を表す。また、超音波トランスデューサーアレイ１２０、音波トランスデューサー１３０はそれぞれ対応する符号が振られた破線部分の構造により実現される。以上の点は、図２（Ｂ）〜図３（Ｂ）、及び後述する図４（Ａ）〜図５（Ｂ）でも同様である。
【００４６】
血圧情報等の生体情報の取得においては、超音波は被検体内部に対して送信され、当該超音波の反射波を受信することになる。そのため、超音波トランスデューサーアレイ１２０は被検体に密着して設けられる。なお、超音波トランスデューサーアレイ１２０では超音波の送信と受信の両方を行うことが想定されるが、ここでは音波トランスデューサー１３０の受信方向との関係を説明する関係上、超音波トランスデューサーアレイ１２０についても受信方向を主として説明する。
【００４７】
図２（Ａ）に示した構造であれば、被検体との接触面はＳ１に示した面となり、超音波トランスデューサーアレイ１２０は、Ｄ１に示した方向、すなわち超音波トランスデューサーアレイ１２０に対して接触面側の方向からの超音波を受信することになる。それに対して、図２（Ａ）では音波トランスデューサー１３０は、基板１１０に設けられた開口部の側から音波を受信可能な構成である。すなわち、図２（Ａ）では音波トランスデューサー１３０は接触面Ｓ１とは反対側からの音波（Ｄ２の方向からの音波）が受信可能に構成されている。
【００４８】
また、図２（Ｂ）では、基板１１０を基準として、圧電膜１７３とは反対側に音響結合材１７４を設けることで、超音波トランスデューサーアレイ１２０が超音波を受信可能な方向Ｄ１は図示した方向となる。すなわち被検体は図面下部の方向に位置し、接触面Ｓ１は図２（Ｂ）に図示した面となる。それに対して、図２（Ｂ）では音波トランスデューサー１３０は、圧電膜１７３側から音波を受信可能な構成である。すなわち、図２（Ｂ）においてもトランスデューサー１３０は接触面Ｓ１とは反対側からの音波（Ｄ２の方向からの音波）が受信可能に構成されている。
【００４９】
図２（Ａ）や図２（Ｂ）に示した構成とすることで、音波トランスデューサー１３０は、接触面Ｓ１とは反対側（Ｄ２の方向）からの音波を受信可能に構成され、音波として少なくとも前記被検体の音声を取得することになる。このような構造は、図６に示したように生体センサーユニット１０５が被検体の手首に装着される場合に有用である。生体センサーユニット１０５（或いは当該ユニットを含む生体情報測定装置）が手首に装着される場合、手首自体からは音（特にユーザーの音声）に関する情報は取得できない以上、図６に示したように生体センサーユニット１０５が使用者の口の方向を向くようにして音声を取得することが想定される。つまり、超音波の送受信対象である被検体（具体的には手首部分）と、音波の受信対象である音源（具体的には被検体の口部分）とは、生体センサーユニット１０５を基準とした場合に反対方向に位置することになり、図２（Ａ）や図２（Ｂ）等の構造とすることで、所望の信号を効率的な素子配置で取得可能となる。
【００５０】
一方、本実施形態に係る生体センサーユニット１０５の構造は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示したものであってもよい。図３（Ａ）、図３（Ｂ）では、音波トランスデューサー１３０は、超音波トランスデューサーアレイ１２０と同様の構造により実現される。なお、上述したように超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０では共振周波数が異なるため、実際には図１２（Ｂ）等を用いて後述するようにダイアフラムのサイズ等が異なる。
【００５１】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）では、構造が同様であるため、超音波トランスデューサーアレイ１２０が超音波を受信可能な方向Ｄ１と、音波トランスデューサー１３０が音波を受信可能な方向Ｄ２は同じ方向となる。
【００５２】
図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示した構成とすることで、音波トランスデューサー１３０は、接触面Ｓ１側からの音波を受信可能に構成されることになり、例えば被検体の声紋情報を取得することが可能になる。このような構造は、図７に示したように生体センサーユニット１０５が被検体の頸部に装着される場合に有用である。生体センサーユニット１０５が被検体の皮膚に接する使用形態であれば、空気の振動である音波を検出せずとも、発声に伴う皮膚の振動情報を検出することが可能である。この場合、振動情報はユーザー毎に異なる特性を表す情報となることが期待され、声紋情報として扱うことが可能である。このように、超音波に関する情報と音波に関する情報（ここでは振動）を、同一の方向から受信したいケースもあり、その場合には図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示した構造が有用である。
【００５３】
さらに、超音波トランスデューサーアレイ１２０と、音波トランスデューサー１３０とは、受信感度の高い周波数帯が異なるが、振動（圧力）を電気信号に変換する点では共通する。つまり、図２（Ａ）〜図３（Ｂ）に示したように、超音波トランスデューサーアレイ１２０と、音波トランスデューサー１３０は、同一プロセスで形成することが可能である。例えば、素子の大きさを超音波トランスデューサー素子＜音波トランスデューサー素子とした上で、超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０の両方を、薄膜ピエゾ振動子により実現すればよい。
【００５４】
このようにすれば、超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０を含む生体センサーユニット１０５を容易に実現することが可能である。
【００５５】
ただし、本実施形態の生体センサーユニット１０５は、超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０を同一プロセスで形成するものに限定されない。例えば、図４（Ａ）〜図５（Ｂ）に示すように、音波トランスデューサー１３０として、超音波トランスデューサーアレイ１２０とは異なるプロセスで形成される素子（例えば薄膜ピエゾ素子以外の素子）を用いてもよい。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は図２（Ａ）、図２（Ｂ）に対応し、音波トランスデューサー１３０が接触面Ｓ１とは反対側からの音波を受信する例であり、図５（Ａ）、図５（Ｂ）は図３（Ａ）、図３（Ｂ）に対応し、音波トランスデューサー１３０が接触面Ｓ１側からの音波を受信する例である。
【００５６】
図４（Ａ）〜図５（Ｂ）に示した構造を用いる場合にも、Ｄ１の方向とＤ２の方向の関係を考慮して、効率的に素子を配置することが可能である。
【００５７】
以下、本実施形態について詳細に説明する。具体的には、まず生体センサーユニット１０５や、生体センサーユニット１０５を含む生体情報測定装置（超音波測定装置１００）のシステム構成例について説明する。さらに当該超音波測定装置１００を含むシステム、或いは超音波測定装置１００と連動する情報処理装置２００（狭義にはサーバーシステム）のシステム構成例についても説明する。その後、図１４〜図１７のシーケンス図等を用いて、本実施形態の処理の詳細を説明する。なお、以下では音に関する情報として被検体の音声情報（声紋情報）を取得し、当該情報に従って認証処理を行う場合を例に取るが、音声情報等を他の用途に用いてもよいことは上述したとおりである。また、以下では図２（Ａ）〜図３（Ｂ）に示したように、超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０を同一プロセスで形成する例を説明するが、図２（Ａ）等の他の構成に置き換えて考えることが可能である。
【００５８】
２．システム構成例
本実施形態に係る生体センサーユニット１０５の構成例を図８に示す。図８に示したとおり、生体センサーユニット１０５は、基板１１０に設けられる超音波トランスデューサーアレイ１２０と、基板１１０に設けられる音波トランスデューサー１３０と、処理部１４０とを含む。ただし、生体センサーユニット１０５は図８の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。例えば、処理部１４０を省略することが可能である。
【００５９】
ここで処理部１４０は、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果、及び音波トランスデューサー１３０の受信結果の少なくとも一方に基づいて処理を行うものであってもよい。具体的には、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づいて、被検体の血圧情報を求めてもよいし、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、認証に関する処理を行ってもよい。
【００６０】
さらに具体的には、処理部１４０は、まず超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づいて血管径の計測を行う。超音波を利用した血管径の計測手法は広く知られたものであるため、詳細な説明は省略する。血管径から血圧を算出するためには、血管径と血圧とを結び付ける相関関係を利用することができる。図９は、血管径と血圧との相関関係を示す図である。図９中に曲線Ｌ１１で示すように、血管径と血圧とは、ある非線形な相関関係で結び付けることが可能である。この血管径と血圧との相関関係は、血管に掛かる圧力と、各血圧時における血管径とから、下式（１）に示す相関式で表すことができる。
【００６１】
Ｐ＝Ｐｄ・ｅｘｐ［β（Ｄ／Ｄｄ−１）］      ・・・（１）
ただし、β＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）／（Ｄｓ／Ｄｄ−１）      ・・・（２）
上式（１）において、「Ｐｓ」は収縮期血圧（最高血圧）であり、「Ｐｄ」は拡張期血圧（最低血圧）である。「Ｄｓ」は収縮期血圧のときの血管径である収縮期血管径であり、「Ｄｄ」は拡張期血圧のときの血管径である拡張期血管径である。また、「β」はスティフネスパラメーターと呼ばれる血管弾性指標値である。図９では、ある一心拍中の収縮期血管径Ｄｓおよび収縮期血圧Ｐｓによって定まる座標値をプロットＰ１１で、拡張期血管径Ｄｄおよび拡張期血圧Ｐｄによって定まる座標値をプロットＰ１３で示している。
【００６２】
スティフネスパラメーターβを求めることができれば、このスティフネスパラメーターβと、血管径Ｄと血圧Ｐとを結び付ける式（１）の相関式を定めることができる。例えば、拍動を検知して、１心拍中の収縮期血圧Ｐｓおよび収縮期血管径Ｄｓと、拡張期血圧Ｐｄおよび拡張期血管径Ｄｄとを計測して、各値Ｐｓ，Ｐｄ，Ｄｓ，Ｄｄを上記式（１），（２）に与えることでスティフネスパラメーターβや式（１）を算出すればよい。相関式（１）を求めた後は、随時計測される血管径Ｄから血圧Ｐを算出することができる。なお、処理部１４０において血圧情報を求める手法は、公知の手法を広く適用可能であり、上式（１）を他の手法により求める等、種々の変形実施が可能である。
【００６３】
処理部１４０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。例えば、処理部１４０が生体センサーユニット１０５に含まれる場合、処理部１４０は基板１１０上に実装されるマイコンにより実現されてもよい。或いは、処理部１４０が生体センサーユニット１０５に含まれない場合、処理部１４０は生体センサーユニット１０５を含む生体情報測定装置（超音波測定装置１００）の基板上に実装されるマイコンにより実現されてもよいし、他の装置に設けられるＣＰＵにより実現されてもよい。なお、ここでの生体情報測定装置の基板とは、超音波トランスデューサーアレイ１２０等が実装される基板１１０とは異なる基板であることを想定している。
【００６４】
また、基板１１０の厚み方向からの平面視における超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０の配置は種々考えられ、本実施形態はそれらを広く適用可能である。例えば、超音波トランスデューサーアレイ１２０は、前記基板の厚み方向からの平面視において、基板１１０の第１領域に配置され、音波トランスデューサー１３０は、前記平面視で基板１１０の第２領域に配置されてもよい。ここで、第２領域とは、基板１１０上の第１領域とは異なる領域を表す。ここで基板の厚み方向とは、基板のうち素子等が配置される面に交差する（狭義には直交する）方向である。例えば、基板が各辺の長さがＸ，Ｙ，Ｚとなる直方体である場合であって、Ｘ＞Ｚ且つＹ＞Ｚとすれば、基板の厚み方向とは長さがＺとなる辺に沿った方向である。図１０は、基板１１０を厚み方向から平面視した場合の超音波トランスデューサーアレイ１２０と、音波トランスデューサー１３０の配置例を示した図である。
【００６５】
一例としては、図１０に示したように、基板１１０を第１の方向（図１０でいう左方向）側の領域と、第１の方向とは反対の第２の方向（図１０でいう右方向）側の領域に区分した場合に、第１の方向側の領域の一部又は全部の領域を上記第１領域とし、第２の方向側の領域の一部又は全部の領域を上記第２領域としてもよい。
【００６６】
図１０の例の場合、音波トランスデューサー１３０が設けられる第２領域もある程度まとまった面積を有する領域となることが想定される。本実施形態に係る音波トランスデューサー１３０は、具体的には音波（音声）を検出するマイクとしての機能を有すればよいため、単一の音波トランスデューサー素子１３１でも実現することができる。しかし、音波トランスデューサー素子１３１を多数用いることで、１又は少数の素子を用いる場合に比べて、音波に対する感度を高くすることができる。具体的には、同じ音波が入力された場合に、電気信号の信号レベルを高くすることが可能である。
【００６７】
つまり、図１０の例のように、音波トランスデューサー１３０についても、多数の音波トランスデューサー素子１３１から構成される音波トランスデューサーアレイ１３２（マイクアレイ）を用いることで、音波についての感度向上が可能になる。具体的には、単一（或いは少数）の音波トランスデューサー素子１３１によりマイクを実現する場合に比べて、より小さな音声でも声紋認識処理を実行する、或いは同じ大きさの音声であれば声紋認識処理の精度を高くすること等が可能になる。
【００６８】
ただし、基板１１０における超音波トランスデューサーアレイ１２０と音波トランスデューサー１３０の配置例は図１０に限定されるものではない。例えば、図１１に示したように、基板１１０を中央領域と周縁領域とに区分した場合に、中央領域の一部又は全部の領域を上記第１領域とし、周縁領域の一部又は全部の領域を上記第２領域としてもよい。図１１では、周縁領域のうち、基板１１０の４隅に相当する４つの領域を第２領域として音波トランスデューサー１３０を設けている。
【００６９】
図１１の例の場合、図１０の例に比べて音波トランスデューサー１３０の配置される領域は大きな面積を持たない。そのため、図１０に比べて音波トランスデューサー１３０を構成する音波トランスデューサー素子１３１の個数は少なくなることが想定される。
【００７０】
しかし、図１１では音波トランスデューサー１３０をある程度の距離が離れた複数の領域に分けて設けることが可能になる。そのため、所与の位置を音源とする音波が入力された場合に、第１の音波トランスデューサーと、第２の音波トランスデューサーとで、検出される電気信号の信号レベル等に差異が生じる。当該差異を利用すれば、超音波測定装置１００に対する音源の方向や位置を特定することも可能である。
【００７１】
本実施形態での音波トランスデューサー１３０（マイク）は、認証処理用に、ユーザーの音声を検出することが考えられるが、使用環境によっては周辺の雑音も検出してしまうおそれがある。その際、音源の方向を特定可能であれば、検出した信号が使用者（装着者）の音声であるか、雑音であるかを識別することが可能となる。具体的には、使用者の音声が入力される状況での、当該使用者の相対的な位置や方向を事前に設定しておき、検出された信号の音源の位置や方向が、設定された情報と一致するか否かを判定する等の手法が考えられる。
【００７２】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に、超音波トランスデューサーアレイ１２０を構成する複数の超音波トランスデューサー素子１２１の各素子の構成例を示す。この超音波トランスデューサー素子１２１は、振動膜（メンブレン、支持部材）５０と圧電素子部とを有する。圧電素子部は、第１電極層（下部電極）２１、圧電体層（圧電体膜）３０、第２電極層（上部電極）２２を有する。
【００７３】
図１２（Ａ）は、基板（シリコン基板）１１０に形成された超音波トランスデューサー素子１２１の、素子形成面側の基板１１０に垂直な方向から見た平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’に沿った断面を示す断面図である。図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す断面図である。
【００７４】
第１電極層２１は、振動膜５０の上層に例えば金属薄膜で形成される。この第１電極層２１は、図１２（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２１に接続される配線であってもよい。
【００７５】
圧電体層３０は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）薄膜により形成され、第１電極層２１の少なくとも一部を覆うように設けられる。なお、圧電体層３０の材料は、ＰＺＴに限定されるものではなく、例えばチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）、チタン酸鉛ランタン（（Ｐｂ、Ｌａ）ＴｉＯ３）などを用いてもよい。
【００７６】
第２電極層２２は、例えば金属薄膜で形成され、圧電体層３０の少なくとも一部を覆うように設けられる。この第２電極層２２は、図１２（Ａ）に示すように素子形成領域の外側へ延長され、隣接する超音波トランスデューサー素子１２１に接続される配線であってもよい。
【００７７】
振動膜（メンブレン）５０は、例えばＳｉＯ２薄膜とＺｒＯ２薄膜との２層構造により開口４０を塞ぐように設けられる。この振動膜５０は、圧電体層３０及び第１、第２電極層２１、２２を支持すると共に、圧電体層３０の伸縮に従って振動し、超音波を発生させることができる。
【００７８】
開口４０は、基板１１０（シリコン基板）の裏面（素子が形成されない面）側から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によりエッチングすることで形成される。超音波の共振周波数は、図１２（Ｂ）のＡ１に示したダイアフラムのサイズにより決定される。この際、図１２（Ｂ）に示したように基板側面が垂直に加工されるようなケースでは、Ａ２に示した開口４０の開口部４５のサイズと、Ａ１に示したダイアフラムのサイズは一致する（或いは十分近いサイズとなる）。つまり図１２（Ｂ）の例であれば、開口４０の開口部４５のサイズによって超音波の共振周波数が決定され、その超音波は圧電体層３０側（図１２（Ａ）において紙面奥から手前方向）に放射される。
【００７９】
超音波トランスデューサー素子１２１の下部電極（第１電極）は、第１電極層２１により形成され、上部電極（第２電極）は、第２電極層２２により形成される。具体的には、第１電極層２１のうちの圧電体層３０に覆われた部分が下部電極を形成し、第２電極層２２のうちの圧電体層３０を覆う部分が上部電極を形成する。即ち、圧電体層３０は、下部電極と上部電極に挟まれて設けられる。
【００８０】
上述したように、音波トランスデューサー１３０（音波トランスデューサー素子１３１）についても超音波トランスデューサーアレイ１２０と同一プロセスで形成されてもよい。その場合、音波トランスデューサー１３０の構成も図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）となる。ただし、音波トランスデューサー１３０の共振周波数は超音波トランスデューサー素子１２１の共振周波数に比べて低い周波数となるため、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）に示した開口部４５（より正確にはダイアフラム）のサイズが異なる。具体的には、超音波トランスデューサー素子１２１の開口部４５のサイズに比べて、音波トランスデューサー１３０の開口部４５のサイズは大きくなる。
【００８１】
また、本実施形態の手法は生体センサーユニット１０５を含む生体情報測定装置（超音波測定装置１００）に適用することができる。超音波測定装置１００の具体的な形状や用途は種々考えられるが、例えば、図６に示した腕時計型のデバイスであってもよい。超音波測定装置１００は、超音波の反射波を測定することにより被検体の生体情報を測定する装置である。本実施形態では、超音波トランスデューサーアレイ１２０での受信結果に基づいて、生体情報の１つとして動脈である血管に係る血圧や、ＩＭＴ（Intima Media Thickness：血管の内膜中膜複合体厚）といった血管系機能情報を測定する例を説明する。図６のような腕時計型のデバイスの例では、手首部分の動脈を測定対象の血管とする。
【００８２】
ただし、超音波測定装置１００は図６に限定されず、例えば図７に示すようにユーザーの頸部に装着されるデバイスであってもよい。一例としては、超音波測定装置１００はチョーカーのようにバンド状の支持部材を設け、当該支持部材により使用者の頸部に固定されるものが考えられる。また、バンド状の支持部材を用いるのではなく、生体センサーユニット１０５や超音波測定装置１００自体を生体に貼付可能な構造としてもよく、ユーザーによる装着手法は種々の変形実施が可能である。図７のような頸部装着型のデバイスの場合、超音波測定装置１００は、頸動脈を測定対象の血管とする。
【００８３】
図６、図７等の超音波測定装置１００は、自身の処理部１４０において認証処理を全て行ってもよい。認証処理の内容については後述するが、例えば超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果と音波トランスデューサー１３０の受信結果を対応付ける処理、音波トランスデューサー１３０の受信結果から認証用情報（例えば声紋情報）を取得する処理、声紋情報から個人を識別する処理等が含まれる。
【００８４】
ただし、超音波測定装置１００では、認証処理の一部まで（例えば対応付ける処理まで）を行い、それ以降の認証処理を超音波測定装置１００の外部の機器で行ってもよい。
【００８５】
例えば、図１３に示すように、超音波トランスデューサー素子１２１と、音波トランスデューサー素子１３１と、を有する超音波測定装置１００からのデータを受信する受信部２５０と、処理部２４０を含む情報処理装置２００において、認証処理を行ってもよい。そして情報処理装置２００の受信部２５０は、超音波トランスデューサー素子１２１の受信結果に基づく情報と、音波トランスデューサー素子１３１の受信結果に基づく情報とを対応付けたデータを受信し、処理部２４０は、超音波トランスデューサー素子１２１の受信結果に基づく情報に対応付けられた、音波トランスデューサー素子１３１の受信結果に基づく情報を用いて、超音波測定装置１００を使用する使用者の認証処理を行う。なお、図１３に示したように、超音波測定装置１００が通信部１５０を含んでもよく、情報処理装置２００が記憶部２６０を含んでもよい。
【００８６】
この場合、少なくとも超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果と音波トランスデューサー１３０の受信結果の対応付けまでを超音波測定装置１００において行っておき、それ以外の認証処理を、情報処理装置２００で行うことが可能になる。生体センサーユニット１０５が処理部１４０を含む場合であれば、生体センサーユニット１０５の処理部１４０は、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報と、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づく情報とを対応付ける処理を行うことになる。
【００８７】
或いは、生体センサーユニット１０５の処理部１４０は、認証処理自体までは行わなくとも、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、被検体の認識に用いられる個人認証情報を作成してもよい。個人認証情報の詳細については後述する。ただし、生体センサーユニット１０５の処理部１４０において、個人認証情報の作成を行うとともに、認証処理まで実行してもよく、この点は種々の変形実施が可能である。
【００８８】
超音波測定装置１００と情報処理装置２００は、図１３に示したようにネットワーク３００を介して接続される。ここでのネットワーク３００はＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）などにより実現することができ、有線・無線を問わない。例えば、情報処理装置２００はサーバーシステムであり、当該サーバーシステムがインターネットや、社内ＬＡＮ等により、１又は複数の超音波測定装置１００と接続することが考えられる。また、物理的にある程度近い距離で超音波測定装置１００と情報処理装置２００を利用するのであれば、それらは短距離無線通信により接続されてもよい。
【００８９】
また、情報処理装置２００はサーバーシステムに限定されず、超音波測定装置１００と接続可能な他の機器であってもよい。一例としては、スマートフォン等の携帯端末装置を情報処理装置２００として利用することが可能である。また、超音波測定装置１００と情報処理装置２００は直接的に接続されるものに限定されない。例えば、情報処理装置２００がサーバーシステムである場合に、超音波測定装置１００は短距離無線通信等でまずスマートフォンにデータを送信し、スマートフォンがサーバーシステムに対して当該データを転送するといった接続形態も考えられる。
【００９０】
このようにすれば、認証処理を超音波測定装置１００以外の機器で行うことができる。図６や図７のように、ユーザーが装着するタイプの超音波測定装置１００では、小型軽量となる必要があるため、バッテリーや処理部１４０の処理性能、或いはデータの記憶容量に制約が大きい。それに対して、情報処理装置２００はサーバーシステム等であってもよく、リソースの制約を受けることなく認証処理を行うことが可能である。
【００９１】
３．処理の詳細
次に本実施形態に係る生体センサーユニット１０５を用いた処理の具体例として、認証処理について詳細に説明する。具体的には、超音波トランスデューサーアレイ１２０での受信結果に基づく情報と、音波トランスデューサー１３０での受信結果に基づく情報の具体例について説明する。その後、具体的な個人認証の前処理として行われる個人認証情報の取得処理、及び個人認証情報と、随時取得される認証用の情報（例えば声紋）を用いた個人認証について説明し、最後に図１４〜図１７のシーケンス図を用いて本実施形態の処理の流れを説明する。
【００９２】
３．１  生体情報と認証処理用の情報
処理部１４０は、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づいて、使用者の生体情報を取得する。具体的には上述したように、血管径や血圧等の情報を生体情報とすればよい。本実施形態では、この生体情報がどのユーザーに対応するものであるかを認証処理により特定することを想定している。すなわち、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づく生体情報自体を認証処理に利用することは基本的に想定していない。
【００９３】
なお、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果は直接的には電気信号であり、血管径等の生体情報を取得するためには何らかの信号処理が必要となる。当該信号処理は図９を用いて上述した手法や、広く知られた他の手法を適用可能であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。その際、受信結果から生体情報を求める処理は、上述したように超音波測定装置１００の処理部１４０で行われてもよいし、電気信号をそのまま情報処理装置２００に送信し、生体情報を求める処理が情報処理装置２００の処理部２４０において行われてもよい。
【００９４】
また、処理部１４０は、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、使用者の声紋情報を取得し、声紋情報に基づいて使用者の認証処理を行う。
【００９５】
これにより、声紋情報を認証処理に利用することが可能になる。音波トランスデューサー１３０は一般的なマイクとして用いることができるため、当該マイクの受信結果から声紋情報を求めることが可能である。マイクの受信結果は、声帯の振動による情報が、のどや口等において変調された信号に対応する。そして、のどや口等における変調特性はユーザー毎に違いがあることから、当該変調特性を求めることができれば、個人を識別することが可能である。声紋情報を求める手法は広く知られているため、詳細な説明は省略する。
【００９６】
図６に示した腕時計型の超音波測定装置１００であれば、図６に示したように、ユーザーは腕を上げて超音波測定装置１００を口の近くに移動させて発声を行うことで、声紋情報の取得を行う。この場合、生体センサーユニット１０５が被検体の手首部に装着された状態で、生体センサーユニット１０５の処理部１４０は、手首部での測定結果である超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づいて、被検体の血圧情報を求めることになる。
【００９７】
つまり、音波を受信する方向と超音波を受信する方向とが異なるため、図２（Ａ）や図２（Ｂ）、或いは図４（Ａ）や図４（Ｂ）といった構造の生体センサーユニット１０５を用いるとよい。
【００９８】
また、超音波測定装置１００は、図７の例のように使用者の頸部に装着されてもよい。そして、超音波測定装置１００が使用者の頸部に装着された状態において、処理部１４０は、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、使用者の発声に伴う頸部の振動情報を取得し、振動情報に基づいて使用者の認証処理を行ってもよい。この場合、生体センサーユニット１０５が被検体の頸部に装着された状態で、生体センサーユニット１０５の処理部１４０は、頸部での測定結果である超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づいて、被検体の血圧情報を求めることになる。
【００９９】
つまり、音波を受信する方向と超音波を受信する方向とが合致するため、図３（Ａ）や図３（Ｂ）、或いは図５（Ａ）や図５（Ｂ）といった構造の生体センサーユニット１０５を用いるとよい。
【０１００】
また、図７の超音波測定装置１００では、皮膚の振動だけでなく、図６等と同様に音波の検出も可能である。つまり、図７のような頸部装着型の超音波測定装置１００を用いて、音波の検出及び声紋情報の取得を行ってもよい。この場合、頸部の振動から求められる声紋情報は利用せずに音声の情報を認証処理に用いてもよいし、それらの両方を認証処理に用いてもよく、種々の変形実施が可能である。すなわち、本実施形態の生体センサーユニット１０５の音波トランスデューサー１３０は、接触面Ｓ１からの音波と、接触面Ｓ１とは反対側からの音波との両方を受信可能に構成されてもよい。以下では簡略化のため、音声に基づき取得される声紋情報を例にとって説明するが、当該声紋情報を振動に基づき取得される声紋情報等に拡張して考えることが可能である。
【０１０１】
なお、音波トランスデューサー１３０の受信結果から声紋情報を求める処理についても、超音波測定装置１００の処理部１４０で行われてもよいし、電気信号をそのまま情報処理装置２００に送信し、情報処理装置２００の処理部２４０において行われてもよい。
【０１０２】
つまり、超音波測定装置１００においては、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づく情報と、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報の対応づけが行われればよく、生体情報を求める処理や声紋情報を求める処理をどのタイミングで行うかは種々の変形実施が可能である。
【０１０３】
具体的には、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果（電気信号）と、音波トランスデューサー１３０の受信結果を対応付けて情報処理装置２００に送信してもよい他、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果と声紋情報を対応付けて送信する、生体情報と音波トランスデューサー１３０の受信結果を対応付けて送信する、生体情報と声紋情報を対応付けて送信する、といった実施形態が考えられる。以下では、超音波測定装置１００において生体情報と声紋情報を求める例について説明する。
【０１０４】
３．２  個人認証情報（声紋の登録）
音波トランスデューサー１３０の受信結果から声紋情報が取得されたとしても、当該声紋情報に対応するユーザーを特定するためには、各ユーザーの声紋の特性を知らなくてはならない。例えば、ユーザー１〜ユーザーＮ（Ｎは２以上の整数）のＮ人のユーザーが生体情報の管理対象である場合に、新たに取得された生体情報に、声紋情報Ｉが対応付けられていたとする。その場合、取得された生体情報が１〜Ｎのうちのどのユーザーに対応するデータであるかを、声紋情報Ｉを用いて特定するには、各ユーザーの基準となる声紋情報を保持しておく必要がある。具体的には、ユーザー１〜ユーザーＮのそれぞれに対応する声紋情報Ｉ１〜ＩＮを保持しておき、取得した声紋情報ＩとＩ１〜ＩＮとの比較処理を行う。そして、ＩとＩｋ（ｋは１≦ｋ≦Ｎを満たす整数）が合致するということがわかれば、声紋情報Ｉに対応付けられた生体情報はユーザーｋのものであると判定することができる。ここでの合致とは、完全一致である必要はなくある程度近ければ（例えば相違度を表すパラメーターが所与の閾値以下であれば）よい。また、ＩがＩ１〜ＩＮのいずれにも合致しなければ、声紋情報Ｉに対応付けられた生体情報は登録ユーザーのものではないと判定することができる。
【０１０５】
よって本実施形態では、処理部１４０は、個人認証情報の作成モードにおける音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、使用者を識別する個人認証情報を作成する。
【０１０６】
ここでの個人認証情報とは、例えば使用者と対応付けられた声紋情報である。このようにすれば、各ユーザーについて声紋情報を取得し、生体情報が取得された場合に、当該生体情報がどの使用者に対応するものかを特定する（個人を識別する）ことが可能になる。
【０１０７】
そして、処理部１４０は、第１の期間における音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報と、第１の期間における超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づく情報が対応付けて取得された場合に、第１の期間より前に取得された個人認証情報と、第１の期間における音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報との比較処理に基づいて、使用者を識別する。
【０１０８】
つまり、実際に生体情報の取得、蓄積を開始する前に各ユーザーについての声紋情報を取得しておけば、その後に生体情報と声紋情報が対応付けて取得された場合には、その都度、当該生体情報に対応するユーザーを適切に特定することが可能になる。
【０１０９】
本実施形態では、超音波測定装置１００の処理部１４０は、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、使用者の認証処理を行う。ここでの認証処理とは、音波トランスデューサー１３０の受信結果から声紋情報を求める処理、個人認証情報を取得する処理、声紋情報と個人認証情報を比較する処理（個人認証処理）等を含んでもよい。つまり、超音波測定装置１００の処理部１４０が、上記の処理を全て行うものとしてもよい。また、本実施形態の認証処理は、個人認証処理に必要な前処理を含んでもよく、超音波トランスデューサーアレイ１２０の受信結果に基づく情報と、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づく情報を対応付ける処理であってもよい。つまり、超音波測定装置１００の処理部１４０は、個人認証処理の前処理だけを行うものであってもよい。
【０１１０】
３．３  処理の流れ
以上で説明した本実施形態の各処理がどのような流れで行われるかを、図１４〜図１７のシーケンス図を用いて説明する。なお、図１３に示したように超音波測定装置１００により取得、対応づけが行われた情報を、情報処理装置２００において認証処理に用いる例を説明するが、上述したように、超音波測定装置１００内で全ての処理を行う等の変形実施が可能である。
【０１１１】
図１４が個人認証処理から生体情報の測定開始までの処理を表すシーケンス図である。この処理が開始されると、まず情報処理装置２００は生体情報の取得が開始されているか否かを判定する（Ｓ１０１）。なお、Ｓ１０１では機器の装着や、通信環境等が適切であるかの判定に対応し、Ｓ１０１で取得した生体情報は即座に記憶、蓄積の対象となるものではない。
【０１１２】
そして、Ｓ１０１で生体情報の取得開始がされていないと判定された場合には、情報処理装置２００は超音波測定装置１００に対して装着不良がある旨の指示を出し（Ｓ１０２）、超音波測定装置１００はユーザーに対して報知（合図）を行う（Ｓ１０３）。ここでの報知は、図１３には不図示の報知部で行えばよい。報知部は、例えばスピーカー等により実現されてもよく、その場合、アラーム等の音により超音波測定装置１００の装着不良をユーザーに報知する。また、報知部が振動部により実現される場合には、超音波測定装置１００の振動により報知を行うし、報知部がＬＥＤ等の発光部により実現される場合には、光の点灯、点滅等で報知を行う。報知部の実現手法は種々の変形実施が可能である。以下の説明における「合図」のステップについても、同様の報知を行えばよい。なお、図１４には不図示であるが、Ｓ１０３の後に、再度Ｓ１０１に戻り生体情報の取得開始確認を行ってもよい。
【０１１３】
次に、情報処理装置２００は超音波測定装置１００に対して、声紋認証を行う指示を送信する（Ｓ１０４）。当該指示を受けて、超音波測定装置１００は、ユーザーに対して音声受け入れが可能である旨の合図を行い（Ｓ１０５）、音波トランスデューサー１３０を用いてユーザーの音声入力を受け付ける（Ｓ１０６）。
【０１１４】
超音波測定装置１００は、Ｓ１０６の音声入力に対応する音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、声紋情報を求め、求めた声紋情報を取得している生体情報と対応付けて、情報処理装置２００に送信する（Ｓ１０７）。なお、上述したように、声紋情報を求める処理は情報処理装置２００で行うものとして、超音波測定装置１００は、音波トランスデューサー１３０の受信結果と生体情報を対応付けて送信する等の変形実施が可能である。
【０１１５】
情報処理装置２００は、超音波測定装置１００から送信された情報と、あらかじめ記憶されていた個人認証情報を用いて個人認証処理を行う（Ｓ１０８）。そして、装着から音声取得までの生体情報が同一人物のものと判定された場合には、超音波測定装置１００に対して測定継続の指示を行い（Ｓ１０９）、超音波測定装置１００はユーザーに対して認証された旨と、測定を開始する旨の合図を行う（Ｓ１１０）。なお、図１４では不図示であるが、Ｓ１０８において認証が行えなかった場合には、Ｓ１０１に戻って図１４の処理を再度行ってもよい。
【０１１６】
Ｓ１０８の処理では個人認証情報を用いることになる。図１５に個人認証情報の取得処理を説明するシーケンス図を示す。図１５の処理は図１４の処理の前処理として実行されることになる。ただし、図１４の処理が行われる前に毎回図１５の処理を行う必要はなく、図１５の処理は例えば１ユーザー当たり１回行えばよい。
【０１１７】
図１５の処理が開始されると、まず情報処理装置２００は超音波測定装置１００に対して個人認証情報の取得を指示する（Ｓ２０１）。超音波測定装置１００は、ユーザーに対して音声受け入れが可能である旨の合図を行い（Ｓ２０２）、音波トランスデューサー１３０を用いてユーザーの音声入力を受け付ける（Ｓ２０３）。そして、超音波測定装置１００はＳ２０３の音声入力に対応する音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、声紋情報を求め、求めた声紋情報を情報処理装置２００に送信する（Ｓ２０４）。情報処理装置２００は、送信された声紋情報を記憶部２６０に記憶する。
【０１１８】
また、図１６に、Ｓ１１０の後の具体的な測定処理を説明するシーケンス図を示す。測定処理では、超音波測定装置１００は生体情報を取得し、当該生体情報を情報処理装置２００に対して送信する（Ｓ３０１）。情報処理装置２００では、受信した生体情報を装着者であるユーザーに対応付けて記憶し（Ｓ３０２）、生体情報が連続的に受信できているかの判定を行う（Ｓ３０３）。
【０１１９】
測定処理では、Ｓ３０１〜Ｓ３０３の処理を繰り返すことになる。ここで、図１６のループは、例えば超音波トランスデューサーアレイ１２０での受信結果の取得レート、或いは生体情報の算出レートと同じ頻度で行われてもよい。ただし、高頻度での通信は超音波測定装置１００の消費電力が大きくなってしまい好ましくない。そのため、超音波測定装置１００は生体情報を所定期間蓄積しておき、当該所定期間ごとに、情報処理装置２００に対して生体情報を送信してもよい。ここでの所定期間は任意に設定可能であるが、例えば１０秒程度であってもよい。
【０１２０】
また、Ｓ３０３において生体情報の連続受信がされていないと判定された場合には、図１６のループを抜けて図１７の処理に移行する。図１７の処理が開始されると、まず情報処理装置２００はユーザーからのストップ信号を受信したかの判定を行う（Ｓ４０１）。ストップ信号が受信された場合には、ユーザーの指示による正常な終了モードであると判定して、超音波測定装置１００に対して測定の終了を指示し（Ｓ４０７）、超音波測定装置１００は測定を終了する（Ｓ４０８）。
【０１２１】
一方、ストップ信号を受信していない場合には、ユーザーに何らかの異常事態が発生したと判定し、病院関係者やユーザーの親族等、規定の連絡先へ緊急通報を行う（Ｓ４０２）。そして、連続受信の停止が、機器異常やユーザーの誤操作によるものではないかを確認するため、超音波測定装置１００に対してユーザーの再認証を指示し（Ｓ４０３）、超音波測定装置１００はユーザーに対して再認証の要求があることを報知する（Ｓ４０４）。
【０１２２】
情報処理装置２００は、ユーザーによる認証作業が行われたか、或いは、生体情報の受信が再開されたかを判定する（Ｓ４０５）。Ｓ４０５で認証作業と生体情報の受信再開の少なくとも一方が確認できた場合には、正常な測定に復帰可能であるとして、例えば図１６のループ処理に戻る。
【０１２３】
一方、認証作業と生体情報の受信再開のいずれも確認できないのであれば、ユーザーに異常が発生した可能性が非常に高いと考え、病院関係者等に対する２回目の緊急通報を行う（Ｓ４０６）。
【０１２４】
以上の本実施形態では、超音波測定装置１００は、使用者に対して、処理部１４０における認証処理のスタンバイ完了を報知する報知部をさらに含み、処理部１４０は、報知部における報知後の、音波トランスデューサー１３０の受信結果に基づいて、認証処理を行ってもよい。
【０１２５】
ここでの報知部は、上述したようにスピーカー、振動部、発光部等、種々の手法により実現可能である。
【０１２６】
これにより、認証処理のスタンバイ完了、狭義には音声受け付けのスタンバイ完了を報知することが可能になる。図１４〜図１７のシーケンス図に示したように、音声等を用いた認証処理は常時行う必要はなく、測定開始時等に行えば十分である。その場合、ユーザーの立場から考えると、認証用の音声入力（図１４のＳ１０６）のタイミングがわかりにくいという問題が生じうる。その点、図１４のＳ１０５に示したように、超音波測定装置１００側から音声入力を求める合図を行えば、ユーザーにとって使いやすいインターフェースを実現することが可能になる。
【０１２７】
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また超音波測定装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
２１  第１電極層、２２  第２電極層、３０  圧電体層、４０  開口、４５  開口部、
５０  振動膜、１００  超音波測定装置、１１０  基板、
１２０  超音波トランスデューサーアレイ、１２１  超音波トランスデューサー素子、
１３０  音波トランスデューサー、１３１  音波トランスデューサー素子、
１３２  音波トランスデューサーアレイ、１４０  処理部、１５０  通信部、
１７１  補強材、１７２  メンブレン、１７３  圧電膜、１７４  音響結合材、
２００  情報処理装置、２４０  処理部、２５０  受信部、２６０  記憶部、
３００  ネットワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１０】
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【図１１】
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