本発明の実施例を図1に示す。この指静脈 個人認証の例では、光源2a、2bが指に対して� �像装置5と同一側、つまり指1を置くインター フェイス部分に上側に向けて設置されており 、光源設置のための立体構造を不要としてい る。光源2a、2bにはLEDを用いており、指1の先� ��を照射する光源と指1の根元側を照射する光 源とで、それぞれ2個のLEDを設置した。この� �源は根元側と指先側で、光源用ケーブル13a� �13bを介して、制御ユニット16により独立に光 量を制御できるようになっている。

 また、指1をのせる際の初期位置を視覚的 に示すために、指先側光源の横にマーカを設 けている。この線を第一関節に合わせるよう に指をのせる。ここではマーカを例にしたが 、ガイド等を設けることで物理的に設置位置 を誘導するようにすることも可能である。

 より鮮明な映像を撮影するためには、透� ��画像の撮影を妨げる反射光が撮像軸方向に� ��入することを防止しながら、可能な限り多� ��の光を指内部に照射する必要がある。この� ��件を満たすために、光源を開口部4aから遠� �ける方向に傾け、光源は指幅の内側だけを� �らし指の外に漏れないように設置している� �

 この光学系による指静脈の撮影原理を図2 に示す。

 指1の腹側から照射された光は、指内部に 侵入すると、光の拡散がはじまる。これによ り、照射された光は指内部のあらゆる方向に 進路を変えて進んでいく。このとき、開口部 4a上方に到達した光が散乱により下方に進路� ��変えると、開口部4aの上側に位置する指の� �皮を通過して外に放射し、開口部4aのなかに 進む。このとき、静脈により遮られた暗い光 成分とそのまま通過した明るい光成分とを含 んだコントラスト差を持つ透過光が撮像装置 5によって撮影される。この撮像装置5には、� ��十万画素レベルのモノクロCCDカメラを用い� ��いる。処理は、撮像装置用ケーブル15を介� �て制御ユニット16上で行うこととし、キャプ チャボードを用いてフレームレートを30枚/秒 程度として取り込んだ。

 このような指静脈個人認証において、開� ��部4aを通して、指1からの経皮ガスを検出す� ��ことができる。図1の例では、指1からの経� �ガスを、ポンプを用いて空気流吸引口6から� ��入し、検出部8中に存在する半導体センサー や燃料電池式センサーなどの検出手段により 検出する。

 検出部8に導入された余分な空気は空気流 噴出し口11を通して外部に排出される。半導� ��センサーは、吸着・触媒反応による電気伝� ��度の変化を測定する方式であり、一方、燃� ��電池式センサーは電気化学反応による起電� ��の変化を測定する方式である。検出部8には 、この他、小型質量分析装置などの別原理の センサーを用いることも可能である。

 指1から開口部4aを通して導入される経皮� ��スは気体であるため、撮影装置5による指静 脈の撮影を妨げない。図1に示すように、指� �脈を撮像する方向に対し、検出部8の空気流� ��引口6をほぼ直角に配置すれば、指の同一部 分からの情報(静脈パターンと経皮ガス)を取� ��した上で、お互いの検出を妨害しないとい� ��観点から有効であるが、必ずしも直角であ� ��必要は無い。

 図3(a)に示すように、個人認証とほぼ同時 間に経皮ガスの検出をスタートしても問題な いし、図3(b)に示すように、個人認証が終了� �た直後に経皮ガスの検出をスタートしても� �題ない。ただし、個人認証の時間に比較す� �と、経皮ガスの検出には、検出部8へ気体を� ��入する時間、センサーによる検出時間など� ��より、個人認証より長い時間を設定する必� ��がある。この場合、なりすまし等を防止す� ��ために経皮ガスの検出中に再度確認のため� ��途中で個人認証をはさむことは有効である� ��すなわち、いったん個人認証を設置された� ��に対して実行し、それと同時か、それより� ��後に、経皮ガス検出を実行し、ガス検出中� ��しくはガス検出後に、再び筐体に置かれて� ��る指に対して光源から光を照射し、撮像部� ��より透過光を撮像して、当該撮像画像をも� ��に個人認証を実行するのである。

 このとき、光源からの光は経皮ガス検出� ��は光を消光させ、ガス検出が終了ないし、� ��び個人認証を行うタイミングを予め設定し� ��おき、所定のタイミングで再び発行するよ� ��に制御部によって制御しても良いし、発光� ��せた状態で撮像部による撮像タイミングを� ��御部によって制御するようにしても良い。� ��機能を搭載しても構わないことはいうまで� ��無い。

 このような個人認証機能付きガス検出装� ��17aは、特許文献2に記載のように、指紋認証 する領域と経皮ガスを採取する領域が異なる 場合に比較すると、認証する指静脈の領域と 経皮ガスを採取する領域が全く同一であり、 非常に高い個人認証精度を保ったまま、経皮 ガスを検出することが可能となる。

 この装置において、アルコールを摂取し� ��直後に、指1の腹側から検出される経皮ガス の検出例を図4に示した。このデータ取得に� �たっては、度数11%のアルコール360mLを1分間� �摂取し、そのときを時間軸における起点と� �ている。検出部8には半導体センサーを用い� ��いる。参考のために、同時に計測した呼気� ��スの検出結果を示した。飲酒した直後から� ��呼気ガス中にはアルコールが含まれている� ��とが知られており、経皮ガスも同様な挙動� ��示していることから、アルコールをはじめ� ��する指からの経皮ガスが検出されていると� ��えられる。

 経皮ガスとしては、経皮的に気体として� ��外に拡散する場合と、汗のような体液とし� ��体外に出てから、それが気化して検出され� ��場合が考えられるが、これらを両方含めて� ��経皮ガスとしていることは言うまでもない� ��なお、経皮ガスのみを検出したい場合、測� ��対象が気体であるので、気体をアルコール� ��ンサーのような検出器近くまで運び、余分� ��気体を排気する仕組みが必要となる。この� ��めには気体用のポンプなどを用いる必要が� ��り、それには検出器のみをキーのような小� ��な装置内部に配置することは得策ではなく� ��例えば、運転者であればハンドル近く、座� ��シート近くに配置することになる。

 図1に示すように、ポンプを用いて空気流 吸引口6の方向に経皮ガスの流れを発生させ� �いと、経皮ガスが検出器付近に滞留し、同� �者のアルコールが検出され続けるなど、誤� �作の大きな原因となる。また、個人認証機� �付きガス検出装置17aを使用していない場合� �あるいは指静脈認証だけを行い経皮ガス検� �を行わない場合、検出部8内部に不必要な気� ��が入らないように、空気流吸引口6のところ にバルブを設けておくことは有効である。ま た、効率良く空気流吸引口6に経皮ガスが流� �するように、空気流吸引口の下部、上部等� �ガスの流出を防止する遮蔽手段を設けても� �い。更に、このような時系列データを保存� �ることによって、自分の過去の履歴を調べ� �れるようにすることは有効である。

 さて、指からの経皮ガスを増やすために� ��指の腹側にあたる空気流を暖めることは、� ��取する皮膚近傍に存在する毛細血管を拡張� ��せ、経皮ガスを増加させる観点から重要で� ��る。その一例として、図1には、空気流吸入 口10の先に、フィルター9を通して、空気流加 熱部7を設けた場合を示している。空気流の� �熱には、加熱したヒータに空気流を接触さ� �て加熱する方法や、空気流吸入口10を含めた 配管を加熱する方法などが使用できる。空気 流加熱部7を通して加熱された空気流は、空� �流発生口3から、開口部4aを通して指1の腹側� ��接触してこの部分を暖めることになる。先� ��述べたように、経皮ガスには、経皮的に気� ��として体外に拡散する場合と、汗のような� ��液として体外に出てから、それが気化して� ��出される場合があるが、前者では加熱した� ��気流で毛細血管を拡張して経皮ガスの量を� ��やすのに対して、後者では汗そのものを気� ��させて経皮ガスの量を増やすことになり、� ��熱した空気流はどちらの場合にも有効な手� ��となる。空気流の加熱は、空気流が指の腹� ��に接触することから、その温度は30から100� �程度となる。加熱のシーケンスの例を図5に� ��した。個人認証と同時に加熱を開始して経� ��ガス検出の準備をはじめ、個人認証が終了� ��に経皮ガス検出をスタートさせ、終了後は� ��度を下げるのがひとつの考え方である。

 また、空気を加熱させる空隙に温度セン� ��を独立で設け、所定温度を保つように制御� ��で制御するようにするのも検出の安定化を� ��れるという観点から有効である。

 また、空気の加熱は、個人認証が終了し� ��後でも良いが実行中に加熱を開始しても良� ��。また、ガス検出終了後に加熱を終了して� ��良いし、検出に影響が出ない範囲でガス検� ��中に加熱を終了させても良い。

 以上のような、指静脈個人認証をしなが� ��経皮ガスを検出する応用例を、図6、図7に� �す。図6では、まず検出部8における信号の閾 値を設けておき、経皮ガスの信号がある閾値 以上であるかどうかによって、アルコールを 飲酒した後の体の状態について、警告を出す というものである。ある閾値以上であれば、 “アルコールがまだ体に残っている可能性が あります”というメッセージを出し、ある閾 値以下であれば、“アルコールは検出されま せん”というメッセージを出すというもので ある。例えば、自動車における応用を考える と、運転の側面からは、運転者そのものを特 定したうえで飲酒運転に対する警告を出せる などのメリットがあり、従来の呼気検査装置 に比較して、なりすましを大幅に軽減するこ とができると同時に、犯罪者というイメージ がつきまとう呼気検査より一般ドライバーに は受け入れやすい。また、高級車後席の観点 からは、飲酒を伴う会食の後の体の状態(ア� �コールが匂うなど)について、個人情報を保� ��した上で、簡便にチェックすることができ� ��。後席に同席する人との関係などから、呼� ��などの検査を行うことが憚られる場合など� ��有効である。経皮ガスをチェック後、ある� ��値を越えている場合、車内の換気などを調� ��する措置をとることによって車内環境を快� ��に保つことができる。また、このような時� ��列データを保存することによって、経皮ガ� ��の量など、自分の過去の履歴を調べること� ��できる。

 図7の場合は、経皮ガスのチェックに続い て、呼気ガスのチェックを行う場合である。 経皮ガスは呼気ガスに比較して量が少ないの で、これらの方法を組み合わせることは有効 となる場合がある。指静脈個人認証の後、経 皮ガスで信号がある閾値を越えた場合、同じ 装置の開口部4aに呼気ガスを吹き込み、その� ��態を検出しようというものである。例えば� ��飲酒時、個人認証機能付き気体検出装置17a� ��おいて、経皮ガスがある閾値を越えた場合� ��個人認証、経皮ガスチェックの後に、“呼� ��を吹き込んでください”というメッセージ� ��出し、個人認証機能付き気体検出装置17aの� ��口部4aに呼気を直接吹き込ませるというも� �である。その量によって、“大量のアルコ� �ルが検出されています”、“かなりのアル� �ールが検出されています”、“少量のアル� �ールが検出されています”、などのメッセ� �ジを出し、運転者に警告を出すというもの� �ある。この呼気検査で一定以上のアルコー� �が検出され警告が出た場合には、自動車の� �ンジンがかからないようにするなどのイン� �ーロックを設けることも可能である。

 一方、図8に示すように、LEDなどのような 光源2cを指の背中側に配置することが可能で� ��るし、また、図9に示すように、指1を少し� �げて、指の背中側から静脈を撮影しながら� �指の腹側から経皮ガスを採取するようにす� �ことも可能である。図1の場合に比較すると� ��認証する指静脈の領域と経皮ガスを採取す� ��領域が全く同一ではなくなるが、同一の指� ��用いて個人認証と経皮ガス検出を行えると� ��う点では、高い個人認証精度を保ったまま� ��経皮ガスを検出することに変わりはない。� ��お、図1のように、指をまっすぐにして計測 する場合に比較すると、指を少し曲げて配置 できるようにした場合は、指の疲労感も少な くなる。

 経皮ガスの量は採取する指の領域の面積� ��ほぼ比例するので、特許文献2にあるように 、キーのような小さな装置に経皮ガスの採取 口を設けることは得策ではなく、本方式の指 静脈個人認証のように、採取する指の領域の 面積を広げられる余地が大きいことは、経皮 ガスの信号量を上げるという観点から重要で ある。さらには、本方式によれば、複数の指 から経皮ガスを採取することもできる。図10� ��示したのは、個人認証機能付き気体検出装� ��17bにおいて、親指用ガス導入口21で親指か� �の経皮ガスを、人差し指用ガス導入口22a、22 bで人差し指からの経皮ガスを、中指用ガス� �入口23a、23bで中指からの経皮ガスを、薬指� �ガス導入口24a、24bで薬指からの経皮ガスを� �小指用ガス導入口25a、25bで小指からの経皮� �スを導入する場合を示しており、図11のよう に、個人認証機能付き気体検出装置17cを握る ような構造体となっている。それぞれの指が 置きやすいように、溝のようなガイドを設け ておくことは有効である。この場合の指静脈 個人認証は、図9に示す場合と同じように、� �れかの指、あるいは複数の指の背中におけ� �静脈を認証するのが良い。このような構造� �にすることによって、経皮ガスの信号量は� �幅に向上することになるので、飲酒による� �告などを行う場合にはより有効となる。図12 では、5本の指を用いる場合を示しているが� �2本の指、あるいは3本の指、あるいは4本の� �を用いても良いし、両手の指を同時に用い� �ことも可能であることは言うまでもない。