(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、利用者の測定部位を装着する測定部位装着部と、
上記測定部位を介した上記光源からの光を検出する光検出部と、
上記光検出部から体表面下にある血管パターンを画像化して個人識別を行う識別部とを有し、
上記測定部位装着部は、上記測定部位と上記利用者の心臓の相対的高さを一定距離以内に設定可能なアーム手段を備えることを特徴とする個人特徴パターン検出装置。
【請求項２】
上記測定部位は上記心臓より下方に設定されることを特徴とする請求項１記載の個人特徴パターン検出装置。
【請求項３】
上記アーム手段は、アームと該アームの関節部とを有することを特徴とする請求項１記載の個人特徴パターン検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体表面下の血管パターンの特徴を利用して、個人を識別するための個人特徴パターン検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、個人を識別することは、主に銀行端末やコンピュータの使用許可を与えたり、入室者に制限のある部屋への入退室管理等で用いられていた。これらの場合、個人識別には暗証番号やパスワードを用いる方法が主に用いられてきた。しかし、最近は生体の持つ特徴を利用して個人識別を行う技術の開発が進められている。
【０００３】
その一つに、手の甲や指の血管パターンを利用する方法が知られている。即ち、手の甲の血管パターンを利用する方法が英国特許2156127B号や雑誌「センサー・レビュー」１２巻３号（１９９２年）１９頁から２３頁に、透過光による手の甲の血管パターン写真が雑誌「病態生理」１１巻８号（１９９２年）６２０頁から６２９頁に示されている。また、指の血管パターンを利用する方法が特開平7−21373号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
体内にある血管パターンを利用する方法は盗難や偽造が難しいためにセキュリティを高めるという利点がある。しかし、これらの公知例では、比較的生体を透過しやすい近赤外の透過光や反射光の強度測定（以下、この測定法を透過法，反射法と呼ぶ）を用いて測定部位の体表面に近い血管パターンを計測する。我々は、対象とする抹消血管およびその周辺組織が、心臓との高さの関係により鬱血する場合があり、その高さの相対的関係が変化すると鬱血の程度が異なり、透過法や反射法で再現性のよい血管パターンが得られず、識別の精度が悪くなることを実験的に見出した。
【０００５】
例えば、心臓より高い位置で血管を測定すると抹消血管およびその周辺組織に鬱血は生じないが、心臓より低い位置で血管を測定すると鬱血が生じ、両者の間で血管パターンが異なるという問題が生じることが分かった。しかし、前掲の従来技術には、この問題点は記載されていなかった。
【０００６】
本発明の目的は、生体の血管パターンを対象とする個人識別において、測定部位と心臓の相対的高さの差による鬱血が血管パターンの再現性に影響しない個人特徴パターン検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
光源と、利用者の測定部位を装着する測定部位装着部と、上記測定部位を介した上記光源からの光を検出する光検出部と、上記光検出部から体表面下にある血管パターンを画像化して個人識別を行う識別部とを有し、上記測定部位装着部は該測定部位と上記利用者の心臓との距離を一定以内に設定するためのアーム手段を備えることを特徴とする個人特徴パターン検出装置。
【０００８】
なお、血管パターン取得後の個人識別の具体的方法については、雑誌「センサー・レビュー」１２巻３号（１９９２年）１９頁から２３頁、または特開平7− 21373 号等に詳述されており、これらの方法を用いればよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す構成図であるが、右図の円Ａの部分を拡大したのが、左図の円Ａの内部である。測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法で測定する装置の構成と動作について述べる。
【００１０】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部５、並びにアーム６，関節部７，腕固定部８からなる心臓位置固定部、および識別部（公知なので図示しない）から構成される。この他に、被測定者１，手２，前腕３，上腕４，光源２０，出射光２１，光学レンズ２２，光検出器２３，反射光２４，椅子３０が図示されている。
【００１１】
計測部の計測法としては、ここでは近赤外光による反射法を示したが、次の実施例で例示する近赤外光による透過法の他、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位は手（手の甲や指等）や耳朶を初めとする任意の部位が可能であるが、ここでは手２としている。測定部位装着部５は測定部位に合った形状とするが、ここでは測定部位の手２を置きやすい平面的な形状とした。光源２０として、近赤外光用の発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体素子を用いたが、ハロゲンランプ等からの光を分光した近赤外光を出射光２１として用いたり、ハロゲンランプ等からの反射光２４に対して光検出器２３の前に近赤外光用フィルタを設置してもよい。光検出器２３にはＣＣＤカメラのような撮像素子を、識別部には雑誌「センサー・レビュー」１２巻３号（１９９２年）１９頁から２３頁、または特開平7−21373号等で公知の方法を用いた。
【００１２】
次に動作であるが、光源２０からの出射光２１は光学レンズ２２で集光されて測定部位である手２に照射される。照射側から手２へ入射した近赤外光は、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過し、血管で大きく吸収される。一方、生体組織や血管での反射光は、往路と同様に、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過して体表面に戻って来る。
【００１３】
近赤外光は生体組織での吸収が少なく、血管中のヘモグロビンによる吸収が大きいために、手２の体表面から体外に出射される際、手２の出射側の表面近くに血管があると、血管中のヘモグロビンで近赤外光が大きく吸収され、手２の出射側表面には血管パターンの影が投影される。体表面の血管パターンを含む反射光は光学レンズ２２で集光された後、反射光２４として光検出器２３で検出される。
【００１４】
図中の水平軸Ｘと垂直軸Ｙの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、水平軸ＸとＸ１との差ｈ１だけ、測定部位（手２）が心臓よりも高い位置にある。相対的高さの差ｈ１は、測定部位装着部５の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム６と関節部７を調整して腕固定部８の高さを調整することにより設定する。これらを動かして差ｈ１を調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。この差ｈ１は、１０cm以上，５０cm以下の範囲であればどの設定値でもよいが、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保つ必要がある。
【００１５】
図２に近赤外光反射法での指と心臓の相対的高さの差による指の血管分布のデータを示す。同図（ａ）はｈ１＝２０cm（指が心臓より上方）の場合、同図(ｂ)はｈ１＝−２０cm（指が心臓より下方）の場合である。（ａ）で見えた血管領域１２が（ｂ）では見えず、（ａ）で見えなかった血管領域１０，１１が（ｂ）では見えている。また、（ａ）で観察されなかった血管１３，１４の拡張や鬱血領域１５，１６が（ｂ）では現れている。これらは差ｈ１による鬱血の影響を示すデータであり、差ｈ１をほぼ一定に保つことの重要性が分かる。
【００１６】
本実施例では、反射法において、測定部位と心臓の相対的高さの差の影響を防止し、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【００１７】
図３は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す構成図であるが、右図の円Ａの部分を拡大したのが、左図の円Ａの内部である。測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて透過法で測定する装置の構成と動作について述べる。
【００１８】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部５、並びにアーム６，関節部７，腕固定部８からなる心臓位置固定部、および識別部（公知なので図示しない）から構成される。この他に、被測定者１，上記被測定者１の手２，前腕３，上腕４，光源２０，出射光２１，光学レンズ２２，２５，光検出器２３，透過光２６，椅子３０が図示されている。
【００１９】
計測部の計測法としては、ここでは近赤外光による透過法を示したが、前の実施例で例示した近赤外光による反射法の他、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位は任意の部位が可能であるが、ここでは手２としている。測定部位装着部５は測定部位に合った形状とするが、ここでは測定部位の手２を置きやすい平面的な形状とした。光源２０には近赤外光用の発光ダイオードやレーザダイオード等の半導体素子を用いたが、図１の実施例に示した方法でもよい。光検出器２３にはＣＣＤカメラのような撮像素子を、識別部には雑誌「センサー・レビュー」１２巻３号（１９９２年）１９頁から２３頁、または特開平7− 21373号等で公知の方法を用いた。
【００２０】
次に動作であるが、光源２０からの出射光２１は光学レンズ２２で集光されて測定部位である手２に照射される。照射側から手２へ入射した近赤外光は、生体組織で散乱・吸収されながら体内を透過し、血管で大きく吸収される。近赤外光は生体組織での吸収が少なく、血管中のヘモグロビンによる吸収が大きいために、手２の体表面から体外に出射される際、手２の出射側の表面近くに血管があると、血管中のヘモグロビンで近赤外光が大きく吸収され、手２の出射側表面には血管パターンの影が投影される。体表面の血管パターンを含む透過光２６は集光レンズ２５で集光された後、光検出器２３で検出される。図中の記号である水平軸ＸとＸ１、その差ｈ１，垂直軸Ｙの説明、および差ｈ１の設定方法は図１の実施例で述べた通りである。
【００２１】
本実施例では、透過法において、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【００２２】
図４は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す部分構成図である。図中の円Ａの拡大図は図１（反射法），図３（透過法）の両者が適用できるので、測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する構成の説明は省略する。
【００２３】
本実施例の個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部５、並びにアーム６，関節部７，腕固定部８からなる心臓位置固定部、および計測部（前述したので図示しない）と識別部（公知なので図示しない）から構成される。この他に、被測定者１，上記被測定者１の手２，前腕３，上腕４，椅子３０が図示されている。計測部の計測法としては、近赤外光による反射法や透過法の他に、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位，測定部位装着部，計測部，識別部は前述の実施例に示した通りである。
【００２４】
次に動作であるが、近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する動作の説明は、前述の通りなので省略する。図中の水平軸Ｘと垂直軸Ｙの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、測定部位（手２）と心臓が同じ高さになる。両者を同じ高さに設定するには、測定部位装着部５の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム６と関節部７を調整して腕固定部８の高さを調整する。これらを動かして調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。絶対的高さはどこであってもよいが、少なくとも同一被測定者に対しては両者をほぼ同じ高さに保つ必要がある。
【００２５】
本実施例では、測定部位を心臓と同じ高さとすることにより、識別に必要なデータの再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【００２６】
図５は本発明による個人特徴パターン検出装置のさらに他の実施例を示す部分構成図である。図中の円Ａの拡大図は図１（反射法），図３（透過法）の両者が適用できるので、測定部位の皮下にある血管パターンを対象として近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する構成の説明は省略する。
【００２７】
個人特徴パターン検出装置は、測定部位装着部５、並びにアーム６，関節部７，腕固定部８からなる心臓位置固定部、および計測部(前述したので図示しない)と識別部（公知なので図示しない）から構成される。この他に、被測定者１，上記被測定者１の手２，前腕３，上腕４が図示されている。計測部の計測法としては、近赤外光による反射法や透過法の他に、核磁気共鳴や超音波を用いることも可能である。測定部位，測定部位装着部，計測部，識別部は前述の実施例に示した通りである。
【００２８】
次に動作であるが、近赤外光を用いて反射法や透過法で測定する動作の説明は、前述の通りなので省略する。図中の水平軸Ｘと垂直軸Ｙの交点は心臓の位置であり、厳密には最大動脈圧になる大動脈弓に近い大動脈口周辺である。この図の場合、垂直方向には、水平軸ＸとＸ２との差ｈ２だけ、測定部位（手２）が心臓よりも低い位置にある。相対的高さの差ｈ２は、測定部位装着部５の高さ、および心臓位置固定部を構成するアーム６と関節部７を調整して腕固定部８の高さを調整することにより設定する。これらを動かして差ｈ２を調整するには、手動でもよいが、自動化することも可能である。この差ｈ２は、１０cm以上，５０cm以上の範囲であればどの設定値でもよいが、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保つ必要がある。
【００２９】
本実施例では、測定部位を心臓より低くすることにより、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【００３０】
図６は本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施形態を示す部分構成図である。図中の円Ａの拡大図は図１（反射法），図３（透過法）の両者が適用できる。図中の（ａ）は図１と図３で示した、（ｂ）は図４で示した、（ｃ）は図５で示したアーム６，関節部７，腕固定部８からなる心臓位置固定部を簡略化したものであり、（ａ）と（ｂ）は椅子３０の高さｈ３と座位部の高さｈ４を、  （ｃ）は立位部の高さｈ６を心臓位置固定部として用いている。その他の構成は、該当する各図で述べた通りなので、説明は省略する。
【００３１】
次に動作であるが、（ａ）と（ｂ）は、椅子３０の高さｈ３を調整することと、座位部の姿勢をほぼ一定に保つことで、ｈ３＋ｈ４＝ｈ５をほぼ一定に保つことができる。（ｃ）は立位部の姿勢をほぼ一定に保つことで、ｈ６をほぼ一定に保つことができる。これらにより、ｈ１またはｈ２は、少なくとも同一被測定者に対してはほぼ一定値に保てる（ｈ１またはｈ２＝０を含む）。その他の動作は、該当する各図で述べた通りなので、説明は省略する。
【００３２】
本実施例では、心臓位置固定部を簡略化し、識別に必要なデータ再現性を高めた血管パターンの個人特徴パターン検出装置を実現できる効果がある。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は個人識別に測定部位と心臓の相対的高さを一定距離以内に設定するため、鬱血状態の影響を防止して血管パターンの再現性を高める個人特徴パターン検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す構成図。
【図２】近赤外光反射法での指と心臓の相対的高さの差による指の血管分布図。
【図３】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す構成図。
【図４】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【図５】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【図６】本発明による個人特徴パターン検出装置の一実施例を示す部分構成図。
【符号の説明】
１…被測定者、２…手、３…前腕、４…上腕、５…測定部位装着部、６…アーム、７…関節部、８…腕固定部、１０，１１，１２…血管領域、１３，１４…血管、１５，１６…鬱血領域、２０…光源、２１…出射光、２２，２５…光学レンズ、２３…光検出器、２４…反射光、２６…透過光、３０…椅子。
【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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