JP6778348B1 - 体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の身元を認証するとともに、発熱症状のある利用者を識別する体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置を提供する。【解決手段】筐体と、この筐体に、利用者の手のひら領域の静脈を撮影するための手のひら静脈撮影カメラと、利用者の手首の温度を検出するための赤外線温度センサと、画像及び／又は音声を出力する出力装置と、制御装置とを備える。静脈撮影カメラと赤外線温度センサと出力装置が制御装置にそれぞれ電気的に接続され、静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと赤外線温度センサが検出した温度データを制御装置が処理しその処理結果を出力装置から画像又は音声のいずれか一方の形式又は双方の形式で出力装置から出力するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、利用者の手のひらの静脈を撮影するとともに、利用者の体温を赤外線により測定する体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置に関する。

手のひら静脈識別は、静脈識別の一種であり、生体認証の技術に属する。この技術は、専用のカメラを用いて、予め、利用者の手のひら領域の静脈を撮影し、その静脈のディジタル画像をコンピュータシステムに保存し、特定のロジックで利用者固有の特徴値を計算しておく。そして利用者が手のひら静脈識別装置に手のひらを近づけたときに、手のひら静脈識別装置で得られた特徴値と予め保存された特徴値とを比較して、利用者の身元を認証する。こうした手のひらの静脈を撮像して個人認証とする「手のひら静脈撮像装置」が開示されている（例えば、特許文献１（請求項１、段落[０００１]〜段落[０００７]参照。））。

手のひら静脈識別のメリットには、次の(1)〜(4)が挙げられる。(1)人体の内部の生体的特徴を摩擦による損傷を生じさせずに把握し、偽造が難しく安全性が高い。(2)非接触であり衛生的で利用し易い。(3)静脈の血流により画像を生成するため、死人の静脈では画像を生成できない生体識別である。(4)利用者本人であるのに本人と認識されない本人拒否率（ＦＲＲ）は０．０１％であり、他人であるのに利用者本人と認識する他人誤認率（ＦＡＲ）は０．００００１％であり、極めて識別精度が高い。

一方、赤外線による体温測定技術は、非接触式の人体温度測定技術であり、現在広く採用されている。その測定技術は、いかなる物体もその温度が絶対零度より高い場合には、外部にエネルギーを放射するという原理に基づく。キルヒホッフの法則によると、電磁放射に対する物体の放射能力と吸収能力の比は、物体の種類に無関係であり、絶対温度と波長のみの関数であり、即ち吸収係数に比例する。

上記の原理に基づいた赤外線による体温測定の部位には、人体表面と耳道の２種類がある。現在の一般的な人体表面温度の測定部位は前額（おでこ）と腕（内関穴付近）である。前額に比べて手首の温度は外界の温度や湿度の影響を受けにくく、かつ真の体温からの偏差が小さいため、実用的で応用価値が高いと言われている。赤外線による体温測定は、次の(1)〜(4)の利点がある。(1)測定に際して、測定者が測定対象者と接触しないため、測定対象者が感染症に罹っていたとしても、測定者が感染するおそれがない。(2)通常の測定時間は１秒以下であり、２秒を超えず、迅速に測定できる。(3)警報を発すべき体温を自由に設定できる。(4)従来の水銀体温計と比較して、破損しにくく、水銀汚染を生じることがない。

国際公開ＷＯ２０１４／１６２３８８

従来の赤外線による体温測定技術は、発熱症状のある感染症（例えば、新型のコロナウイルス肺炎ＣＯＶＩＤ−１９、重症急性呼吸器症候群ＳＡＲＳなど）に罹っている人を迅速にスクリーニングできる利点があるけれども、本人の身元認証機能に欠ける課題があった。
その一方、従来の手のひら静脈識別技術は、この技術を用いて利用者の個人認証を行って特定の場所への入場を許可している場合、身元認証には優れるけれども、利用者本人が上記感染症に罹っていて発熱症状がある場合でも、その利用者は特定の場所への入場が許可され、許可された利用者は特定の場所に居る他人に感染症をうつしてしまう課題があった。具体的には、手のひら静脈識別技術を採用する門限制御システムは、特定の場所に入ろうとする人の身分判断と、その授権有無判断を効果的に解決し、非授権者が特定の場所に入ることを効果的に防ぐことができるけれども、このシステムは、その人の体温を調べることができず、その人が上記感染症に罹っている場合、感染者が特定の場所に入り、そこにいる他人に感染症をうつすことを防止する観点で解決すべき課題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決するために、利用者の身元を認証するとともに、発熱症状のある利用者を識別する体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置を提供することにある。本発明の別の目的は、発熱症状のある利用者が特定の場所に入場することを未然に阻止する体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置を提供することにある。

本発明の第１の観点は、筐体と、前記筐体に、利用者の手のひら領域の静脈を撮影するための手のひら静脈撮影カメラと、前記利用者の手首の温度を検出するための赤外線温度センサと、画像及び／又は音声を出力する出力装置と、制御装置とを備え、前記静脈撮影カメラと前記赤外線温度センサと前記出力装置が前記制御装置にそれぞれ電気的に接続され、前記静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと前記赤外線温度センサが検出した温度データを前記制御装置が処理しその処理結果を前記出力装置から画像又は音声のいずれか一方の形式又は双方の形式で出力するように構成された体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置であって、前記手のひら静脈撮影カメラは前記赤外線温度センサより上位に配置され、かつ前記手のひら静脈撮影カメラの画像受信側の中心位置から前記赤外線温度センサの赤外線受信側の中心位置までの距離（ｈ１）が３ｃｍ〜１０ｃｍの範囲にあり、前記利用者が手のひらを前記手のひら前記静脈撮影カメラに近づけていき、手のひらから静脈撮影カメラまでの距離（ｄ１）と手首から赤外線温度センサまでの距離（ｄ２）をとったときに、前記静脈撮影カメラが手のひらの真ん中の静止画像を取得し、この取得と同時に利用者の手首が前記赤外線温度センサに対向して前記赤外線温度センサが手首の表面温度データを取得するように構成されたことを特徴とする体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置（以下、単に静脈識別装置ということもある。）である。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、前記画像及び／又は音声を出力する出力装置が液晶ディスプレイ及び／又はスピーカーであり、前記制御装置がマイクロコンピュータのマザーボード又は前記筐体に外付けされるパソコンである静脈識別装置である。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づく発明であって、前記筐体に、前記利用者が所定の情報を入力するためのテンキー又はタッチパネルを更に備え、前記テンキー又はタッチパネルが前記制御装置に電気的に接続された静脈識別装置である。

本発明の第４の観点は、第１ないし第３の観点のいずれか１つの観点に基づく発明であって、前記筐体に、特定の場所の電気錠のスイッチを制御するためのリレー装置を更に備え、前記リレー装置が前記制御装置に電気的に接続され、前記静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと前記赤外線温度センサが検出した温度データを処理しその処理結果に相応して前記制御装置が前記電気錠の開閉を制御するように構成された静脈識別装置である。

本発明の第１の観点の静脈識別装置では、利用者が手のひらを手のひら静脈撮影カメラに近づけ、利用者の手首を赤外線温度センサに近づけると、静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと赤外線温度センサが検出した温度データを制御装置が処理し、その処理結果が出力装置から画像又は音声のいずれか一方の形式又は双方の形式で出力される。この結果、利用者の身元を認証できるとともに、発熱症状のある利用者を識別することができ、手のひら静脈認識と手首の温度測定の２つの作業を１つの操作で実現することができる。また利用者の身元認証と体温の測定結果を同時に出力することで、セキュリティの認証の問題を解決するだけでなく、体温スクリーニングも同時に行うことができる。更にこの静脈識別装置を使用するに際して、利用者は静脈識別装置に接触せず、感染症に感染するリスクを回避する上で、優れる。
また本発明の第１の観点の静脈識別装置では、前記手のひら静脈撮影カメラを前記赤外線温度センサより上位に備え、かつ手のひら静脈撮影カメラの画像受信側の中心位置から前記赤外線温度センサの赤外線受信側の中心位置までの距離（ｈ１）が３ｃｍ〜１０ｃｍの範囲にあるため、利用者が手のひらを静脈撮影カメラに近づけたときに、同時に利用者の手首が赤外線温度センサに近づけられ、身元認証結果及び発熱症状の有無を容易にかつより一層迅速に知ることができる。

本発明の第２の静脈識別装置では、前記画像及び／又は音声を出力する出力装置が液晶ディスプレイ及び／又はスピーカーであるため、利用者は容易に画像を見ることができ、また音声を明確に聞くことができる。また前記制御装置がマイクロコンピュータのマザーボードであれば筐体内にコンパクトに格納でき、前記制御装置が外付けされるパソコンであれば静脈識別装置の制御回路をより簡単な構造にすることができる。

本発明の第３の観点の静脈識別装置では、筐体に、利用者が所定の情報を入力するためのテンキー又はタッチパネルを備えるため、利用者自身がテンキー又はタッチパネルを操作して、利用者の身元認証結果及び発熱症状の有無を第三者に知らせるとともに、利用者本人も身元認証結果及び発熱症状の有無を知ることができる。

本発明の第４の観点の静脈識別装置では、筐体に、特定の場所の電気錠のスイッチを制御するための制御装置に接続されたリレー装置を備えるため、制御装置が、静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと赤外線温度センサが検出した温度データを処理しその処理結果に相応して、電気錠の開閉を制御する。この結果、発熱症状のある利用者が特定の場所に入場することを未然に阻止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置の構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置の正面図である。 利用者が手のひらを手のひら静脈撮影カメラに近づけ、手首を赤外線温度センサに近づけている状況を示す、図２のＡ−Ａ線断面図である。

次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
先ず、本発明の第１の実施形態に係る体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置について説明する。図１に示すように、第１の実施形態に係る静脈識別装置は、手のひら静脈撮影カメラ１と、赤外線温度センサ２と、マイクロコンピュータのマザーボード３と、液晶ディスプレイ４と、スピーカー５と、テンキー６と、リレー装置７とを筐体８に備える。マイクロコンピュータのマザーボード３は制御装置を構成し、液晶ディスプレイ４は画像を出力する出力装置を、スピーカー５は音声を出力する出力装置を構成する。制御装置であるマイクロコンピュータのマザーボード３には、静脈撮影カメラ１、赤外線温度センサ２、液晶ディスプレイ４、スピーカー５、テンキー６及びリレー装置７がそれぞれ電気的に接続される。

手のひら静脈撮影カメラ１は、利用者の手のひら領域の静脈を撮影するために用いられる。赤外線温度センサ２は、利用者の手首の温度データである体温を検出するために用いられ、Ｍｅｌｅｘｉｓ社製の型番ＭＬＸ９０６１４の赤外線温度センサが優先的に使用される。マイクロコンピュータのマザーボード３は、静脈撮影カメラ１が撮影した静脈画像データと赤外線温度センサ２が検出した温度データを処理し、その処理結果を文字と画像の形式で液晶ディスプレイ４に表示して、同時にスピーカー５から音声として利用者に伝えるように構成される。

マイクロコンピュータのマザーボード３は、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＡＭ）、ストレージ（ＥＭＭＣ）、入出力インタフェース及びＰＣＢ電子回路基板を含む。テンキー６は、利用者がこの静脈識別装置を操作するために特定の情報を入力するために用いられる。リレー装置７は、特定の場所にある外部設備の電気錠のスイッチを制御するために用いられる。

このように構成された静脈識別装置では、利用者が手のひらを手のひら静脈撮影カメラ１に近づけ、利用者の手首を赤外線温度センサ２に近づけると、静脈撮影カメラ１が撮影した静脈画像データと赤外線温度センサ２が検出した温度データを筐体８内のマザーボード３が処理し、その処理結果が液晶ディスプレイ４に表示され、同時にスピーカー５から音声として発せられる。また利用者がテンキー６に所定の情報を入力すれば、利用者の身元認証結果及び発熱症状の有無を第三者に知らせることができ、同時に利用者本人も身元認証結果及び発熱症状の有無を知ることができる。

更にマザーボード３が静脈撮影カメラ１が撮影した静脈画像データと赤外線温度センサ２が検出した温度データを処理しその処理結果から利用者の身元を確認し、同時に利用者に発熱症状がないと認めれば、リレー装置７を介して電気錠を開錠するように制御し、利用者の特定の場所への入場を許可する。反対に処理結果から利用者の身元を確認できないか、或いは確認できたとしても、利用者に発熱症状があると認めれば、電気錠を開錠しないように制御し、発熱症状のある利用者が特定の場所に入場することを未然に阻止することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置について説明する。図２及び図３に示すように、第２の実施形態に係る静脈識別装置は、筐体８を備える。この筐体８の表面には、筐体の上部から筐体の下部にかけて、利用者の手のひら領域の静脈を撮影するための手のひら静脈撮影カメラ１と、利用者の手首の温度を検出するための赤外線温度センサ２と、液晶ディスプレイ４と、テンキー６とがこの順に備える。また筐体８の内部には、マイクロコンピュータのマザーボード３と、スピーカー５と、リレー装置７とを備える。

第１の実施形態と同様に、静脈撮影カメラ１、赤外線温度センサ２、液晶ディスプレイ４、スピーカー５、テンキー６及びリレー装置７がマイクロコンピュータのマザーボード３に電気的に接続される。また第１の実施形態と同様に、マイクロコンピュータのマザーボード３は、静脈撮影カメラ１が撮影した静脈画像データと赤外線温度センサ２が検出した温度データを処理し、その処理結果を文字と画像の形式で液晶ディスプレイ４に表示して、同時にスピーカー５から音声として利用者に伝えるように構成される。

図３に示すように、筐体８は建物の壁９に垂直に、かつ起立した利用者が液晶ディスプレイ４に表示される文字と画像を読み取れる高さに設置される。第２の実施形態の静脈識別装置では、利用者が手のひらを手のひら静脈撮影カメラ１に近づけていき、手のひらから静脈撮影カメラ１までの距離（ｄ１）が５ｃｍに等しくなったときに、マイクロコンピュータのマザーボード３が静脈撮影カメラ１から手のひらの真ん中の静止画像を取得するようになっている。この取得と同時に、利用者の手首が赤外線温度センサ２に対向するため、赤外線温度センサ２は手首の表面温度データを取得するようになっている。ここで手首から赤外線温度センサ２までの距離は（ｄ２）である。

第２の実施形態の特徴ある構成は、手のひら静脈撮影カメラ１と赤外線温度センサ２の中心距離（ｈ１）が手のひらの静脈画像データと手首の温度を同時に取得することができるところにある。具体的には、手のひら静脈撮影カメラ１の画像受信側の中心位置から赤外線温度センサ２の赤外線受信側の中心位置までの距離（ｈ１）が３ｃｍ〜１０ｃｍの範囲にあることが好ましい。距離（ｈ１）が３ｃｍ未満である場合には、赤外線温度センサ２が取得する温度が、外部環境の影響を受け易い手のひらの温度になるおそれがあり、利用者の体温を正確に測定できないおそれがある。一方、距離（ｈ１）が１０ｃｍを超えると、赤外線温度センサ２が取得する温度は、利用者が着ている衣服の袖の表面温度であるおそれがあり、利用者の体温を正確に測定できないおそれがある。

このように構成された静脈識別装置では、利用者が手のひらを手のひら静脈撮影カメラ１に近づけると、自動的に利用者の手首が赤外線温度センサ２に近づけられる。このため、静脈撮影カメラ１が撮影した静脈画像データと赤外線温度センサ２が検出した温度データを同時に取得することができる。この静脈画像データと温度データを筐体８内のマザーボード３が処理し、マザーボード３はその処理結果を液晶ディスプレイ４に表示し、同時にスピーカー５から音声として発する。

上述した第１及び第２の実施形態の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置では、先ず、手のひら静脈撮影カメラ１により手のひらの静脈画像の認証データと、赤外線温度センサ２により手首の表面温度データの２つのデータを同時に取得する。次いで、取得された静脈画像の認証データと温度データの２つが、マイクロコンピュータマザーボード３に組み込まれた電子回路により変換され、液晶ディスプレイ４とスピーカー５に同時に出力される。利用者の身元認証と測定された体温の両方の結果を、身元認証がなされかつ感染症の疑いのない人のみを特定の場所に入場許可するための指標とする場合には、マイクロコンピュータのメインボード３はリレー装置７を制御し、特定の場所の電気錠のスイッチを作動又は不作動にする。この結果、本発明の静脈識別装置は、セキュリティと防疫の観点から、特定の場所への利用者の入場可否の判断に用いることができる。

第１及び第２の実施形態の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置は、赤外線による体温測定技術と手のひら静脈認識アクセス制御システムを組み合わせることにより、手のひら静脈認識と体温度測定の２つの作業を１つの操作で実現する（手のひら静脈認識と同時に人間の手首の温度を測定する。）。利用者のＩＤの有無と体温を数値化して同時に出力する。これにより、この静脈識別装置を利用する者のＩＤ認証の問題が解決されるだけでなく、体温スクリーニングも同時に実行される。利用者が利用中、静脈識別装置との接触がないため、新型コロナウイルスなどの感染症の予防と管理のための新しい対策と方法が提供される

第１及び第２の実施形態の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置を構成する手のひら静脈撮影カメラ１、赤外線温度センサ２，液晶ディスプレイ４、スピーカー５、テンキー６、リレー装置７及びマイクロコンピュータのマザーボード３の電子回路、電子部品及びモジュールは、すべて既存の技術であり、当該技術分野に属する技術者であれば、実現可能である。当該技術分野に属する技術者にとって，本実施形態の静脈識別装置に対して多くの変形や改善を行うことができるが、本発明の効果及び実用性に影響を与えることがなければ、これらの変形や改善は、本発明の保護の範囲と見なされるべきである。

また、上述した第１及び第２の実施形態の静脈識別装置は、筐体８に液晶ディスプレイ４及びスピーカー５を備えたが、液晶ディスプレイ又はスピーカーのいずれか一方を備えるだけでもよく、或いは双方を備えなくてもよい。また第１及び第２の実施形態の静脈識別装置は、筐体８にテンキー６及びリレー装置７を備えたが、テンキー又はリレー装置のいずれか一方を備えるだけでもよく、或いは双方を備えなくてもよい。またテンキー６の代わりにタッチパネル（図示せず）でもよい。更に制御装置として、筐体８にマイクロコンピュータのマザーボード３を備える代わりに、外部のパソコンを外付けして制御機能を果たすようにしてもよい。
更に、図２及び図３に示す各要素の配置は、一例であってこの配置に限定されるものではない。手のひら静脈撮影カメラ１、赤外線温度センサ２、液晶ディスプレイ４、テンキー６及びリレー装置の各配置は任意に決めることができる。

本発明の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置は、入場する際に、個人の身元と個人の体温を同時に確認する必要がある特定の場所において利用される。

１ 手のひら静脈撮影カメラ
２ 赤外線温度センサ
３ マイクロコンピュータのマザーボード（制御装置）
４ 液晶ディスプレイ（出力装置）
５ スピーカー（出力装置）
６ テンキー
７ リレー装置
８ 筐体

Claims (4)

1. 筐体と、
   前記筐体に、利用者の手のひら領域の静脈を撮影するための手のひら静脈撮影カメラと、前記利用者の手首の温度を検出するための赤外線温度センサと、画像及び／又は音声を出力する出力装置と、制御装置とを備え、
   前記静脈撮影カメラと前記赤外線温度センサと前記出力装置が前記制御装置にそれぞれ電気的に接続され、
   前記静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと前記赤外線温度センサが検出した温度データを前記制御装置が処理しその処理結果を前記出力装置から画像又は音声のいずれか一方の形式又は双方の形式で出力するように構成された体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置であって、
   前記手のひら静脈撮影カメラは前記赤外線温度センサより上位に配置され、かつ前記手のひら静脈撮影カメラの画像受信側の中心位置から前記赤外線温度センサの赤外線受信側の中心位置までの距離（ｈ１）が３ｃｍ〜１０ｃｍの範囲にあり、
   前記利用者が手のひらを前記手のひら前記静脈撮影カメラに近づけていき、手のひらから静脈撮影カメラまでの距離（ｄ１）と手首から赤外線温度センサまでの距離（ｄ２）をとったときに、前記静脈撮影カメラが手のひらの真ん中の静止画像を取得し、この取得と同時に利用者の手首が前記赤外線温度センサに対向して前記赤外線温度センサが手首の表面温度データを取得するように構成されたことを特徴とする体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置。
2. 前記画像及び／又は音声を出力する出力装置が液晶ディスプレイ及び／又はスピーカーであり、前記制御装置がマイクロコンピュータのマザーボード又は前記筐体に外付けされるパソコンである請求項１記載の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置。
3. 前記筐体に、前記利用者が所定の情報を入力するためのテンキー又はタッチパネルを更に備え、前記テンキー又はタッチパネルが前記制御装置に電気的に接続された請求項１又は２記載の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置。
4. 前記筐体に、外部設備の電気錠のスイッチを制御するためのリレー装置を更に備え、前記リレー装置が前記制御装置に電気的に接続され、前記静脈撮影カメラが撮影した静脈画像データと前記赤外線温度センサが検出した温度データを処理しその処理結果に相応して前記制御装置が前記電気錠の開閉を制御するように構成された請求項１ないし３いずれか１項に記載の体温測定機能付きの手のひら静脈識別装置。

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