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WO2018074449A1 - 不正アクセス検出装置及び電子錠システム - Google Patents

不正アクセス検出装置及び電子錠システム Download PDF

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WO2018074449A1
WO2018074449A1 PCT/JP2017/037467 JP2017037467W WO2018074449A1 WO 2018074449 A1 WO2018074449 A1 WO 2018074449A1 JP 2017037467 W JP2017037467 W JP 2017037467W WO 2018074449 A1 WO2018074449 A1 WO 2018074449A1
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WO
WIPO (PCT)
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unauthorized access
detection device
lock
time
unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2017/037467
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
加藤　登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2018546345A priority Critical patent/JP6624301B2/ja
Publication of WO2018074449A1 publication Critical patent/WO2018074449A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B17/00—Accessories in connection with locks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02—Mechanical actuation
    • G08B13/06—Mechanical actuation by tampering with fastening

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an unauthorized access detection device and an electronic lock system that detect unauthorized access by a living body to an operation target.
  • Patent Document 1 discloses a biometric authentication device that approves a plurality of different locations.
  • the biometric authentication device disclosed in Patent Literature 1 is used to prevent picking damage in a locking device such as a key.
  • this biometric authentication device high security can be ensured by recognizing individual biometric information (fingerprints, veins, irises, etc.) at a plurality of different locations.
  • biometric authentication device information at a plurality of different locations is authenticated in order to enhance security, but in order to realize this, the device becomes somewhat complicated and expensive. Further, in order to store individual information in the biometric authentication device, it is necessary to register individual information in advance. In particular, once the security is broken, the stored biometric individual information cannot be changed, and thus the biometric information itself cannot be used.
  • an embodiment of the present invention provides an unauthorized access detection apparatus that detects unauthorized access by a living body to an operation target.
  • An unauthorized access detection device includes a detection unit that detects tremor information, a time measuring unit that measures the time during which the tremor information is detected by the detection unit, and a time measured by the time measuring unit. And an information processing unit that determines that the access is unauthorized when the time exceeds a predetermined time.
  • the unauthorized access detection device is configured to detect a vibration of a living body directly or indirectly touching an operation target (for example, a lock) by a detection unit using a piezoelectric sensor, a strain sensor, or the like. Detect battle information.
  • the detection unit can extract the frequency component of the detected voltage change.
  • the detection unit detects vibration of a constant frequency (5 to 20 Hz) from the frequency component and detects it as tremor information.
  • the timing unit starts measurement when the detection unit detects tremor information, and measures the time during which tremor information is detected.
  • the information processing unit determines that the access is unauthorized when the measured time exceeds a predetermined time set in advance. Therefore, it is possible to detect unauthorized access to the operation target with an apparatus having a relatively simple structure. Further, since it is not necessary to register individual biometric information in the device (system) itself, even if security is broken, the information is not stolen.
  • Biological tremor is a phenomenon unique to living organisms. Even if an object other than a living body comes into contact and a voltage is detected, if the frequency component is not detected within the predetermined frequency band, the time measurement unit does not measure. That is, the unauthorized access detection device can detect only an intentional operation (unauthorized operation by a suspicious person) performed by a user with high accuracy.
  • FIG. 1A is a longitudinal sectional view of the electronic lock system according to the first embodiment
  • FIG. 1B is a side sectional view of the electronic lock system according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the unauthorized access detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the detection unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of the detection unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart of the unauthorized access detection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart of the electronic lock system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a modification of the unauthorized access detection device according to the present invention.
  • FIG. 1A is a longitudinal sectional view of an electronic lock system provided with an unauthorized access detection device according to the first embodiment
  • FIG. 1B is an electronic lock system provided with an unauthorized access detection device according to the first embodiment. It is side surface sectional drawing.
  • FIG. 2 is a block diagram of the unauthorized access detection device according to the first embodiment. Note that the unauthorized access detection device and the electronic lock system shown in the figure are merely examples, and the present invention is not limited to this, and can be changed as appropriate according to specifications.
  • the horizontal direction of the paper surface is the X direction
  • the vertical direction of the paper surface is the Y direction
  • the thickness direction perpendicular to the X direction and the Y direction is the Z direction. That is, the direction in which a key (not shown) is inserted and removed is the Z direction.
  • the electronic lock system 1 is applicable to locks for various uses such as locks for houses, cabinets, safes, etc., and locks for vehicles such as passenger cars and motorcycles. It is also applicable to a dial type lock. As shown in FIGS. 1A and 1B, the electronic lock system 1 includes a lock 2 and an unauthorized access detection device 100.
  • the lock 2 includes an outer cylinder 10, an inner cylinder 11, a plurality of driver pins 12, a tumbler pin 13, and a spring 14.
  • the inner cylinder 11, the driver pin 12, the tumbler pin 13, and the spring 14 are provided inside the outer cylinder 10.
  • the driver pin 12 is connected to the outer cylinder 10 via a spring 14.
  • the tumbler pin 13 is formed discontinuously from the driver pin 12 so that a part of the tumbler pin 13 can come into contact with the driver pin 12.
  • a space surrounded by the outer cylinder 10, the inner cylinder 11, and the tumbler pin 13 is a so-called keyway 15, and a key (not shown) can be inserted along the Z direction.
  • a key (not shown) can be inserted along the Z direction.
  • the tumbler pin 13 in contact with the key is pushed up in the Y direction and moved to the correct position.
  • the driver pin 12 is pushed up by the tumbler pin 13 and moves. Thereby, the surface where the tumbler pin 13 and the driver pin 12 come into contact with the boundary between the outer cylinder 10 and the inner cylinder 11. Therefore, the inner cylinder 11 and the tumbler pin 13 are integrally rotatable inside the outer cylinder 10 about the Z direction, and the lock 2 is unlocked or locked.
  • the inner cylinder 11 is not rotated and the lock 2 is not unlocked. Thereby, the locked state of the lock 2 can be maintained by fixing at least one tumbler pin 13.
  • the pin cylinder was mentioned as an example of the lock
  • the unauthorized access detection device 100 is formed outside the outer cylinder 10. As illustrated in FIG. 2, the unauthorized access detection device 100 includes a detection unit 21, a time measurement unit 22, an information processing unit 23, a warning unit 24, and a control circuit 25. The detection unit 21 and the time measuring unit 22 are connected to the information processing unit 23. The warning unit 24 and the control circuit 25 are also connected to the information processing unit 23.
  • the unauthorized access detection device 100 is connected to a power supply unit (not shown), and the power supply is controlled by turning on or off the power supply unit.
  • a power supply source a publicly known one is adopted. For example, a power supply source such as a dry battery, a household power supply, or a solar battery can be used.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the detection unit 21 in the unauthorized access detection device 100.
  • FIG. 3B is a schematic diagram of a cross section of the detection unit 21. In FIGS. 3A and 3B, wirings drawn from electrodes and the like are omitted.
  • the detection unit 21 preferably includes a piezoelectric element 210. As illustrated in FIG. 3A, the detection unit 21 includes the rectangular piezoelectric element 210 in the unauthorized access detection device 100. Further, as shown in FIG. 3B, the piezoelectric element 210 in the detection unit 21 is mounted on a part of the lock 2.
  • the piezoelectric element 210 includes a piezoelectric film 211, a signal electrode 212, and a GND electrode 213.
  • a signal electrode 212 and a GND electrode 213 are formed on both main surfaces of the piezoelectric film 211.
  • the signal electrode 212 is made of, for example, copper foil or aluminum foil.
  • the GND electrode 213 is made of, for example, a conductive nonwoven fabric.
  • the piezoelectric film 211 may be any film having piezoelectricity, and is formed of, for example, uniaxially stretched polylactic acid (PLA), or L-type polylactic acid (PLLA).
  • PLA uniaxially stretched polylactic acid
  • PLLA L-type polylactic acid
  • the piezoelectric film 211 is formed of uniaxially stretched L-type polylactic acid (PLLA). In the present embodiment, the piezoelectric film 211 is uniaxially stretched in a direction substantially along a rectangular diagonal line (see the arrow shown in FIG. 3A).
  • PLLA uniaxially stretched L-type polylactic acid
  • the uniaxial stretching direction 901 preferably forms an angle of 45 ° with respect to the longitudinal direction or the lateral direction of the piezoelectric film 211.
  • the angle is not limited to this, and it may be designed to an optimum angle in view of the characteristics and use state of the piezoelectric film 211.
  • the uniaxial stretching direction may form an angle of 45 ° with respect to the bending direction.
  • angle is not limited to 45 ° and may be approximately 45 °.
  • About 45 ° means an angle including about 45 ° ⁇ 10 °, for example.
  • the aforementioned PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure.
  • PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented.
  • the uniaxially stretched PLLA generates charges by deforming the flat film surface of the piezoelectric film 211. At this time, the amount of charge generated is uniquely determined by the amount of displacement of the flat membrane surface in the direction orthogonal to the flat membrane surface by pressing.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers.
  • the deformation conducted to the piezoelectric film 211 via the lock 2 can be detected reliably and with high sensitivity. That is, tremor information can be reliably detected.
  • the draw ratio is preferably about 3 to 8 times.
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation processing such as stretching, and there is no need to perform poling processing like other polymers such as PVDF and piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there.
  • the pyroelectricity generated in other ferroelectric piezoelectric materials does not occur in PLLA. Therefore, it is suitable for use on an object touched by a living body.
  • PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be significantly reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time. Therefore, the deformation of the piezoelectric film 211 can be detected with high sensitivity without being affected by the surrounding environment.
  • the detection unit 21 detects minute vibrations of the living body (so-called biological tremor)
  • the operator inserts a key or a metal rod (not shown) into the keyway 15.
  • the tremor information of the worker is transmitted to the detection unit 21 through a key and a metal bar (not shown) and the lock 2 body.
  • An example of the information processing unit 23 is an IC chip.
  • the information processing unit 23 records the voltage value output from the detection unit 21 as a signal on the time axis. Further, the information processing unit 23 converts a signal on the time axis of the voltage value into a signal on the frequency axis. Based on the signal of the frequency axis, the information processing unit 23 determines whether there is a contact state in which the living body is in contact with a key and a metal rod or the lock 2 (not shown).
  • the information processing unit 23 may be mounted at any position of the unauthorized access detection device 100, but may be disposed on the same surface as the surface on which the detection unit 21 is disposed. By arranging them on the same surface, the detection unit 21 and the information processing unit 23 can be connected without using an interlayer connection conductor such as a via having a large conductor loss. As a result, a weak signal from the detection unit 21 can be detected with high accuracy.
  • an IC chip is exemplified as the information processing unit 23, the present invention is not limited to this, and any IC chip having the above functions can be used.
  • the unauthorized access detection device 100 may employ an amplifier that amplifies the output of the detected voltage or a band-pass filter that detects a frequency above a certain level. Thereby, it becomes possible to detect biological tremor more accurately.
  • the biological tremor is vibration with a constant frequency within a predetermined frequency band (for example, a band of about 5 Hz to 20 Hz).
  • the biological tremor is transmitted to the piezoelectric film 211 simply by the operator touching a key and a metal rod or lock 2 (not shown).
  • the key and the metal rod (not shown) and the lock 2 are made of a hard material that transmits biological tremor to the piezoelectric film 211.
  • the information processing unit 23 contacts the lock 2 through a key and a metal rod (not shown). It is determined that the detection unit 21 has detected the contact state.
  • biological tremor is a phenomenon inherent to living organisms. Even if a voltage is output from the detection unit 21 due to an object other than a living body coming into contact with the lock 2, if the frequency component cannot be detected within a predetermined frequency band, the information processing unit 23 causes the detection unit 21 to make contact. It is determined that the state is not detected.
  • Time measuring unit 22 measures the time during which tremor information is continuously detected by detection unit 21. When it is transmitted from the information processing unit 23 that tremor information has been detected, the time measuring unit 22 starts measuring time. The time measurement is continued while tremor information is continuously detected, and the measurement is stopped when detection of tremor information is interrupted. When tremor information is detected again within a predetermined time from the stop of measurement, the time is continuously measured. For example, after tremor information is detected continuously for 5 seconds, the tremor information may be detected continuously for 10 seconds after 2 seconds. In this case, the time of 2 seconds when detection of tremor information was interrupted is not counted, and 15 seconds obtained by adding the first 5 seconds and the subsequent 10 seconds are calculated as the time when the tremor information was detected.
  • the time is measured from the beginning when tremor information is detected again. For example, even if unauthorized access is made to the lock 2, the lock 2 can be unlocked after a predetermined time has elapsed. Thereby, the unlocking of the owner of the regular key is not hindered, and the convenience for the user of the legitimate key is maintained.
  • the information processing unit 23 controls the unauthorized access detection device 100 in an integrated manner.
  • the information processing unit 23 reads an operation program stored in a program storage unit (not shown) and performs various processes. For example, the detection unit 21 notifies the information processing unit 23 that tremor information has been detected.
  • the information processing unit 23 notifies the time measuring unit 22 that the detection unit 21 has detected tremor information. Further, the information processing unit 23 determines that the access is unauthorized when the time when the tremor information is continuously measured by the time measuring unit 22 exceeds a predetermined time.
  • the predetermined time is set to 15 times that is five times as long as it takes about 3 seconds to open the normal lock 2 with a key.
  • the information processing unit 23 can also determine that the access is unauthorized when the total time for which the tremor information is measured in the time measuring unit 22 within a predetermined time exceeds a predetermined time. is there. In this case, even when a suspicious person contacts the lock 2 discontinuously, it can be determined that the lock 2 is illegally opened.
  • the warning unit 24 when the information processing unit determines that the unauthorized access is 23, the warning unit 24 generates an alarm. Note that detection of unauthorized access to the lock 2 is not limited to notification by an alarm, and known means such as letting a person who has made unauthorized access pass current through the lock 2 may be used.
  • the control circuit 25 controls the unlocking of the lock 2.
  • the information processing unit 23 determines that the access is unauthorized, the information processing unit 23 locks the lock 2 through the control circuit 25 for a certain period of time.
  • the control circuit 25 is connected to at least one of the tumbler pins 13, and the locked state of the lock 2 can be maintained by fixing the tumbler pin 13.
  • the unauthorized access detection device 100 is not necessarily provided so as to be in direct contact with the lock 2 and can be disposed at any place where tremor information is transmitted via the lock 2 or the like. Moreover, only the detection part 21 may be arrange
  • FIG. 4 is a flowchart of the unauthorized access detection device 100 according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart of the electronic lock system 1 according to the first embodiment.
  • the unauthorized access detection device 100 and the electronic lock system 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • “S” displayed in the flowcharts of FIGS. 4 and 5 is an abbreviation of “step”.
  • the unauthorized access detection device 100 will be described. As shown in FIG. 4, first, the unauthorized access detection device 100 is powered on (S1). As a result, the unauthorized access detection device 100 enters a so-called standby state. In this standby state, the lock 2 is locked. When the deformation information about the lock 2 is transmitted to the detection unit 21, the detection unit 21 determines whether or not the transmitted information is tremor information (S2). For example, an operator who wants to unlock the lock 2 inserts a key, a metal rod or the like into the keyway 15. Thereby, the tremor information of the worker is transmitted to the detection unit 21. On the other hand, when an object other than the human body accidentally touches the lock 2 due to wind or the like, tremor information is not transmitted to the detection unit 21.
  • tremor information For example, an operator who wants to unlock the lock 2 inserts a key, a metal rod or the like into the keyway 15. Thereby, the tremor information of the worker is transmitted to the detection unit 21.
  • tremor information is not transmitted
  • the unauthorized access detection device 100 returns to the standby state without the time measuring unit 22 starting time measurement.
  • the timing unit 22 starts measuring the time during which the detection unit 21 detects tremor information (S3).
  • the time measuring unit 22 starts measuring time and the key and the lock 2 match within a predetermined time (S4, YES)
  • the time measuring unit 22 stops measuring time and the lock 2 is unlocked (S5).
  • the key and the lock 2 do not match (S4, NO)
  • the timer unit 22 continues to measure time.
  • the detection of tremor information is stopped, for example, when the operator stops the operation of unlocking the lock 2 before the time measurement by the time measuring unit 22 passes the predetermined time (S6, NO)
  • the unauthorized access detection device 100 returns to the standby state.
  • the time measuring unit 22 stops measuring the time, and the warning unit 24 issues an alarm (S7).
  • the alarm may be issued at the location where the lock 2 is installed, or at other locations (for example, by sending the alarm to a mobile phone, etc., and contacting the owner or security company). May be. Thereby, it can be notified that the lock 2 has been accessed illegally.
  • the warning unit 24 stops the alarm.
  • the warning unit 24 may be configured to automatically stop after issuing an alarm for a predetermined time. Further, in the state where the power of the unauthorized access detection device 100 is turned off, the lock 2 may have a specification for maintaining the locked state.
  • the electronic lock system 1 will be described.
  • the steps from S1 to S6 of the unauthorized access detection device 100 are the same, and the description thereof is omitted.
  • the time measuring unit 22 stops time measurement and the lock 2 is locked. (S7).
  • the electronic lock system 1 When a certain time elapses with the lock 2 locked (S8, YES), the electronic lock system 1 returns to the standby state. As a result, even if the lock 2 is illegally accessed, the lock 2 can be unlocked after a certain period of time, so that the convenience of the authorized key user is maintained.
  • the fixed time in step 8 (S8) is a time that can be set separately from the predetermined time in step 6 (S6), and may be, for example, 10 minutes.
  • the power of the electronic lock system 1 is turned off (S9), the lock 2 is maintained in a locked state. Further, the power of the electronic lock system 1 is turned on again (S1), whereby the lock 2 can be unlocked.
  • the electronic lock system 1 can also be used in combination with the unauthorized access detection device 100. As a result, when the lock 2 is illegally accessed, an alarm is issued with the lock 2 locked, so that the security is further improved.
  • FIG. 6 shows a modification of the unauthorized access detection device 6 according to the present invention.
  • the example in which the unauthorized access detection device 6 detects unauthorized access to the lock 2 has been shown, but it is also possible to detect unauthorized access in a window, for example.
  • the unauthorized access detection device 6 can be used by being attached to a fitting type window 62 fitted in a frame 61.
  • the window 62 is usually often colorless and transparent, it is preferable that the unauthorized access detection device 6 is also transparent.
  • the detection unit 63 may be attached to the window 62, and the other configuration may be provided at a location not in contact with the window 62.
  • the detection part 63 is transparent.
  • the piezoelectric film, the signal electrode, and the GND electrode constituting the detection unit 63 are transparent.
  • the piezoelectric film, PLLA or the like is preferable.
  • the signal electrode and the GND electrode it is preferable to use any of inorganic electrodes such as ITO, ZnO, silver nanowires, carbon nanotubes, and graphene, and organic electrodes mainly composed of polythiophene, polyaniline, and the like.
  • inorganic electrodes such as ITO, ZnO, silver nanowires, carbon nanotubes, and graphene
  • organic electrodes mainly composed of polythiophene, polyaniline, and the like By using such a material, the piezoelectric film, the signal electrode, and the GND electrode can be made transparent. Thereby, since the whole detection part 63 can be comprised transparently, when attached to the window 62 and using it, there is little discomfort. Therefore, the scenery through the window 62 is not impaired.
  • the unauthorized access detection device 6 is not necessarily provided so as to be in direct contact with the window 62, and can be disposed at any place where tremor information is transmitted through the window 62 or the like.
  • a pressure sensor using a piezoelectric film is shown as an example of the detection unit.
  • the detection unit of the present invention can be realized even if a sensor such as a strain sensor or an optical sensor is used. Is possible.

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Abstract

比較的簡易な構造の装置により、操作対象物に対する生体による不正なアクセスを検出することが可能となる不正アクセス検出装置を提供する。　不正アクセス検出装置（１）は、振戦情報を検出する検出部（２１）と、検出部（２１）で振戦情報が検出される時間を計る計時部（２２）と、計時部（２２）において計測された時間が所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断する情報処理部（２３）と、を備える。

Description

不正アクセス検出装置及び電子錠システム
　本発明の一実施形態は、操作対象物に対する生体による不正なアクセスを検出する不正アクセス検出装置及び電子錠システムに関する。
　特許文献１には、異なる複数個所の承認を行う生体認証装置が開示されている。特許文献１に開示された生体認証装置は、鍵等の施錠装置においてピッキングの被害を防止するために用いられる。この生体認証装置では、異なる複数個所における生体の個別の情報（指紋、静脈、虹彩等）を認識することにより、高いセキュリティ性を確保できる。
特開２００７－１１７４１３号公報
　従来の生体認証装置においては、セキュリティを高めるために異なる複数個所の情報が認証されるが、これを実現するために、装置がある程度複雑で高価なものとなる。また、生体認証装置に個別の情報を保管するため、予め個別の情報を登録する必要がある。特に、一旦セキュリティが突破された場合、保管されている生体の個別の情報は変更できないため、生体情報自体が使用できなくなる。
　そこで、本発明の一実施形態は、操作対象物に対する生体による不正なアクセスを検出する不正アクセス検出装置を提供する。
　本発明の一実施形態に係る不正アクセス検出装置は、振戦情報を検出する検出部と、前記検出部で前記振戦情報が検出される時間を計る計時部と、前記計時部において計測された時間が所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断する情報処理部と、を備えたことを特徴とする。
　このように本発明の一実施形態に係る、不正アクセス検出装置は、圧電センサ、ひずみセンサ等を用いた検出部により、操作対象物（例えば錠）に直接的または間接的に触れた生体の振戦情報を検出する。検出部は検出された電圧の変化の周波数成分を抽出可能である。検出部は、該周波数成分から一定の周波数（５～２０Ｈｚ）の振動を検出し振戦情報として検出する。計時部は、検出部が振戦情報を検出すると計測を開始し、振戦情報が検出されている時間を計測する。情報処理部は、計測された時間が予め設定された所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断する。したがって、比較的簡易な構造の装置により、操作対象物に対する不正なアクセスを検出することが可能となる。また、装置（システム）自体に、個別の生体情報を登録しておく必要が無いため、たとえセキュリティが突破されても、その情報が盗まれるわけではない。
　生体振戦は、生体固有の現象である。仮に、生体以外の物体が接触して電圧が検出されたとしても、所定周波数帯域内に周波数成分が検出されない場合には、計時部での測定はされない。すなわち、不正アクセス検出装置は、利用者が行う意図的な操作（不審者の不正な操作）のみ、高精度に検出することができる。
　本発明の一実施形態によれば、比較的簡易な構造の装置により、操作対象物に対する生体による不正なアクセスを検出することが可能となる。
図１（Ａ）は、第一実施形態に係る電子錠システムの縦断面図であり、図１（Ｂ）は第一実施形態に係る電子錠システムの側面断面図である。 図２は、第一実施形態に係る不正アクセス検出装置のブロック図である。 図３（Ａ）は、第一実施形態に係る検出部を説明するための概略図である。図３（Ｂ）は、第一実施形態に係る検出部の断面の概略図である。 図４は、第一実施形態に係る不正アクセス検出装置のフローチャートである。 図５は、第一実施形態に係る電子錠システムのフローチャートである。 図６は、本発明に係る不正アクセス検出装置の変形例である。
　以下、図面を参照して、本発明の不正アクセス検出装置及びこれを備えた電子錠システムについて説明する。
　図１（Ａ）は第一実施形態に係る不正アクセス検出装置を備えた電子錠システムの縦断面図、図１（Ｂ）は第一実施形態に係る不正アクセス検出装置を備えた電子錠システムの側面断面図である。図２は、第一実施形態に係る不正アクセス検出装置のブロック図である。なお、図に示す不正アクセス検出装置及び電子錠システムはあくまで一例であり、これに限るものではなく仕様に応じて適宜変更することができる。
　なお、本実施形態では、説明のために錠２において紙面横方向をＸ方向とし、紙面縦方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な厚み方向をＺ方向とする。すなわち、不図示の鍵を挿抜する方向はＺ方向である。
　電子錠システム１は、住宅、キャビネット、金庫等の錠、及び乗用車、二輪車等の乗り物の錠等の様々な用途の錠に適用可能なものである。なお、ダイヤル式の錠にも適用可能である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、電子錠システム１は、錠２及び不正アクセス検出装置１００を備える。錠２は、外筒１０及び、内筒１１、並びに複数のドライバーピン１２、タンブラーピン１３、及びスプリング１４を備える。内筒１１、ドライバーピン１２、タンブラーピン１３、及びスプリング１４は、外筒１０の内部に設けられている。ドライバーピン１２は、スプリング１４を介して外筒１０と接続されている。タンブラーピン１３は、ドライバーピン１２と一部が当接可能に、ドライバーピン１２から非連続に形成されている。また、外筒１０、内筒１１、及びタンブラーピン１３に囲まれた空間はいわゆるキーウェイ１５であり、不図示の鍵がＺ方向に沿って挿入可能である。キーウェイ１５に適切な鍵が挿入可能されると、鍵に接したタンブラーピン１３がＹ方向に押し上げられて正しい位置に移動する。ドライバーピン１２はタンブラーピン１３に押し上げられて移動する。これにより、タンブラーピン１３とドライバーピン１２との当接する面が、外筒１０と内筒１１との境界と重なる。したがって内筒１１及びタンブラーピン１３は一体として外筒１０の内部でＺ方向を軸として回転可能になり、錠２が開錠又は施錠される。タンブラーピン１３が一本でも正しい位置に移動していないと内筒１１が回転されず、錠２は開錠されない。これにより、タンブラーピン１３を少なくとも一本固定することにより、錠２の施錠状態を維持することが可能となる。なお、錠２の例としてピンシリンダーを挙げたが、これに限らずディスクシリンダーやロータリーディスクシリンダー等であっても適用可能である。
　不正アクセス検出装置１００は、外筒１０の外側に形成されている。図２示すように、不正アクセス検出装置１００は、検出部２１、計時部２２、情報処理部２３、警告部２４、及び制御回路２５を備える。検出部２１及び計時部２２は、情報処理部２３と接続されている。警告部２４、及び制御回路２５も情報処理部２３と接続されている。また、不正アクセス検出装置１００は、不図示の電力供給部と接続されており、電力供給部の電源をＯＮ又はＯＦＦとすることにより電力の供給が制御されている。電力の供給源としては公知のものが採用され、例えば乾電池や家庭用電源、太陽電池等の電力を供給するものが使用可能である。
　図３（Ａ）は、不正アクセス検出装置１００のうち検出部２１を説明するための概略図である。図３（Ｂ）は、検出部２１の断面の概略図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、電極等から引き出される配線などは省略されている。検出部２１としては、圧電素子２１０を含むことが好ましい。検出部２１は、図３（Ａ）に示すように、不正アクセス検出装置１００は、矩形状の圧電素子２１０を備える。また、図３（Ｂ）に示すように、検出部２１における圧電素子２１０は、錠２の一部に実装されている。圧電素子２１０は、圧電フィルム２１１、信号電極２１２、及びＧＮＤ電極２１３を有する。圧電フィルム２１１の両主面には信号電極２１２及びＧＮＤ電極２１３が形成されている。信号電極２１２は例えば、銅箔、アルミ箔から構成される。ＧＮＤ電極２１３は例えば、導電性不織布から構成される。
　圧電フィルム２１１は、圧電性を有するフィルムであればよいが、例えば、一軸延伸されたポリ乳酸（ＰＬＡ）、さらにはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。
　本実施形態では、圧電フィルム２１１は、一軸延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）によって形成されている。本実施形態では、圧電フィルム２１１は、矩形の対角線にほぼ沿った方向に一軸延伸されている（図３（Ａ）に示す矢印参照）。
　この方向を、以下では、一軸延伸方向９０１と称する。一軸延伸方向９０１は、圧電フィルム２１１の長手方向又は短手方向に対して４５°の角度を成すことが好ましい。ただし、角度はこれに限るものではなく、圧電フィルム２１１の特性や使用状態に鑑みて最適な角度に設計すればよい。例えば、曲げ方向に対して一軸延伸方向が４５°の角度を成すようにすればよい。
　なお、正確な４５°に限ることなく、略４５°でもよい。略４５°とは、例えば４５°±１０°程度を含む角度をいう。これらの角度は、不正アクセス検出装置１００の用途に基づき、検知精度など全体の設計に応じて、適宜決定されるべき設計事項である。
　前述のＰＬＬＡは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルム２１１の平膜面が変形されることにより、電荷を発生する。この際、発生する電荷量は、押圧により平膜面が、当該平膜面に直交する方向へ変位する変位量によって一意的に決定される。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
　したがって、ＰＬＬＡを用いることで、錠２を介して圧電フィルム２１１に伝導される変形を確実且つ高感度に検知することができる。すなわち、振戦情報を確実に検知することができる。
　なお、延伸倍率は３～８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。なお、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることができる。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合と同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことができる。
　また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
　このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。したがって生体が触れる物に用いるのに好適である。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。したがって、周囲環境に影響されることなく、圧電フィルム２１１の変形を高感度に検知することができる。
　また、ＰＬＬＡは圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／εＴ）が大きい。したがって、ＰＬＬＡを用いることで、非常に高感度に圧電フィルム２１１の変形を検知することが可能になる。
　次に、検出部２１が、生体の微小振動（いわゆる、生体振戦）を検知する方法について説明する。錠２を開錠するために、作業者はキーウェイ１５に不図示の鍵や金属棒等を差し込む。不図示の鍵及び金属棒並びに錠２本体を介して作業者の振戦情報が検出部２１に伝達される。
　情報処理部２３としては、例えばＩＣチップが挙げられる。情報処理部２３は、検出部２１から出力される電圧値を、時間軸上の信号として記録する。さらに、情報処理部２３は、電圧値の時間軸上の信号を周波数軸の信号に変換する。情報処理部２３は、当該周波数軸の信号に基づいて、生体が不図示の鍵及び金属棒又は錠２に接触している接触状態の有無を判断する。
　なお、情報処理部２３は不正アクセス検出装置１００のいずれの位置に実装されていてもよいが、検出部２１が配置されている面と同じ面に配置するとよい。同じ面に配置することによって、導体損失の大きいビアなどの層間接続導体を使用することなく検出部２１と情報処理部２３とを接続することができる。その結果、検出部２１からの微弱な信号を精度よく検知することができる。なお、情報処理部２３としてＩＣチップを例示したが、これに限らず、上述のような機能を有するものであれば使用可能である。
　ここで、作業者の指が不図示の鍵及び金属棒又は錠２に接触している場合、一定周波数の電圧変動（微小振動）を示す電圧が、検出部２１から情報処理部２３に出力される。なお、必要に応じて不正アクセス検出装置１００は、検出される電圧の出力を増幅させる増幅器や、一定以上の周波数を検出するようなバンドパスフィルタを採用することも可能である。これにより、より正確に生体振戦を検出することが可能となる。
　生体には、生理的現象として、筋肉の機械的な微小振動（いわゆる、生体振戦）が存在する。生体振戦は、所定の周波数帯域（例えば５Ｈｚ～２０Ｈｚ程度の帯域）内における一定周波数の振動である。作業者が不図示の鍵及び金属棒又は錠２に接触するだけで、生体振戦が圧電フィルム２１１に伝達される。ここで、不図示の鍵及び金属棒並びに錠２は、生体振戦が圧電フィルム２１１に伝達される硬質の材料で構成されていることとする。
　したがって、情報処理部２３は、検出部２１から出力された電圧が５Ｈｚ～２０Ｈｚ程度の周波数で微小に振動している場合、作業者が不図示の鍵及び金属棒を介して錠２に接触している接触状態を検出部２１が検知したと判定する。
　なお、生体振戦は、生体固有の現象である。仮に、生体以外の物体が錠２に接触することによって検出部２１から電圧が出力されたとしても、所定の周波数帯域内に周波数成分を検知できない場合、情報処理部２３は、検出部２１が接触状態を検知していないものとして判定する。
　計時部２２は、検出部２１で振戦情報が連続して検出される時間を計る。情報処理部２３から振戦情報を検知したことが伝達されると、計時部２２は、時間の測定を開始する。時間の測定は、振戦情報が連続して検出されている間継続され、振戦情報の検出が途切れると測定を停止する。また、測定の停止から所定の時間内に振戦情報が再び検出されると連続して時間を測定する。例えば、振戦情報が５秒間連続して検出された後、２秒間空けて、振戦情報が１０秒間連続して検出される場合がある。この場合、振戦情報の検出が途切れた２秒間の時間はカウントされずに、最初の５秒間と後の１０秒間とが加算されて得られる１５秒間が振戦情報を検出した時間として算出される。これに対して、測定の停止から所定の時間内に振戦情報が検出されない場合、振戦情報が再び検出されると最初から時間が測定される。例えば、錠２に不正なアクセスがなされたとしても、所定時間を経過すると錠２を開錠することができる。これにより、正規の鍵の所有者の開錠が阻害されることがなく、正当な鍵の利用者の利便性が維持される。
　情報処理部２３は、不正アクセス検出装置１００を統括的に制御する。情報処理部２３は、不図示のプログラム記憶部に記憶されている動作用プログラムを読み出して各種処理を行う。例えば、検出部２１は情報処理部２３に振戦情報を検知したことを伝達する。情報処理部２３は、検出部２１が振戦情報を検知したことを計時部２２に伝達する。また、情報処理部２３は、計時部２２において振戦情報が連続して計測された時間が所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断する。ここで、所定時間とは、例えば通常錠２を鍵で開ける場合に３秒程度の時間を要する場合、その５倍の１５秒で設定される。これにより、正常に錠２が開けられる場合と不正に錠２が開けられる場合とを判別することができる。なお、情報処理部２３は、予め定めた一定時間内に計時部２２において振戦情報が計測された時間の合計が所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断することも可能である。この場合、不審者が錠２に対して不連続に接触した場合であっても、不正に錠２が開けられる場合であると判別することができる。
　また、情報処理部は２３不正なアクセスであると判断したとき、警告部２４にアラームを発生させる。なお、錠２に対する不正なアクセスの検出はアラームによって通知することに限られず、錠２に電流を流して不正なアクセスを行った者に知らしめる等の公知の手段が用いられてもよい。
　制御回路２５は、錠２の解施錠を制御するものである。情報処理部２３は不正なアクセスであると判断したとき制御回路２５を介して錠２を一定時間施錠する。制御回路２５はタンブラーピン１３のうち少なくとも一本に接続されており、当該タンブラーピン１３を固定することにより、錠２の施錠状態を維持することができる。
　なお、不正アクセス検出装置１００は、必ずしも錠２に直接接するように設けられている必要はなく、錠２等を介して振戦情報が伝達される場所ならば配置可能である。また、検出部２１のみが、錠２に直接接するように配置され、その他の構成は錠２に接しない箇所に設けられていてもよい。これにより、錠２付近が嵩張ることなく、不正にアクセスしようとする者に不正アクセス検出装置１００を設置していることを分かりにくくすることができる。
　図４は第一実施形態に係る不正アクセス検出装置１００のフローチャートであり、図５は第一実施形態に係る電子錠システム１のフローチャートである。以下、図４及び図５を参照しながら、不正アクセス検出装置１００及び電子錠システム１について説明する。なお、図４及び図５のフローチャートに表示されている「Ｓ」は、「ステップ」の略である。
　先に、不正アクセス検出装置１００について説明する。図４に示すように、はじめに、不正アクセス検出装置１００の電源がＯＮにされる（Ｓ１）。これにより、不正アクセス検出装置１００はいわゆるスタンバイ状態になる。このスタンバイ状態では、錠２は施錠されている。検出部２１に錠２に対する変形の情報が伝達されると、検出部２１は伝達された情報が振戦情報であるか否かを判定する（Ｓ２）。例えば、錠２を開錠しようとする作業者は、鍵や金属棒等をキーウェイ１５に差し込む。これにより、作業者の振戦情報が検出部２１に伝達される。これに対し、風などで偶発的に人体以外の物が錠２に接触した場合は、検出部２１には振戦情報が伝達されない。検出部２１が振戦情報ではないと判定した場合（Ｓ２，ＮＯ）、計時部２２が時間の計測を開始することなく、不正アクセス検出装置１００はスタンバイ状態に戻る。検出部２１が振戦情報であると判定した場合（Ｓ２，ＹＥＳ）、計時部２２は検出部２１が振戦情報を検出している時間の計測を開始する（Ｓ３）。
　計時部２２が時間の計測を開始して所定時間内に鍵と錠２とが合致した場合（Ｓ４，ＹＥＳ）、計時部２２は時間の計測を停止し、錠２は開錠される（Ｓ５）。これに対して、鍵と錠２とが合致しない場合（Ｓ４，ＮＯ）、計時部２２は時間の計測を続行する。計時部２２の時間の計測が所定時間を経過する前に、例えば、作業者が錠２を開錠しようとする作業を停止することにより振戦情報の検出が停止された場合（Ｓ６，ＮＯ）、不正アクセス検出装置１００はスタンバイ状態に戻る。計時部２２の時間の計測が所定時間を経過した場合（Ｓ６，ＹＥＳ）、計時部２２は時間の計測を停止し、警告部２４がアラームを発報する（Ｓ７）。なお、アラームは錠２が設置されている場所で発報されてもよいし、それ以外の場所（例えばアラームを携帯電話などに送信することで、持ち主や警備会社に連絡するなど）で発報されてもよい。これにより、錠２に不正なアクセスがあったことを通知できる。不正アクセス検出装置１００の電源がＯＦＦにされる（Ｓ８）ことにより、警告部２４はアラームを停止する。なお、警告部２４はアラームを所定時間発報したのちに自動的に停止する仕様としてもよい。また、不正アクセス検出装置１００の電源がＯＦＦにされた状態において、錠２は施錠された状態を維持する仕様であってもよい。
　次に、電子錠システム１について説明する。電子錠システム１において、不正アクセス検出装置１００のＳ１からＳ６のステップは同一であるため説明を省略する。図５に示すように、電子錠システム１においては、計時部２２の時間の計測が所定時間を経過した場合（Ｓ６，ＹＥＳ）、計時部２２は時間の計測を停止し、錠２は施錠される（Ｓ７）。これにより、錠２に不正なアクセスがなされたとしても、一定時間開錠することができないために、不審者は錠２を開錠することを諦める可能性が高まる。したがって、比較的簡易な構造のシステムにより、錠２のセキュリティを高めることができる。錠２が施錠された状態で一定時間が経過すると（Ｓ８，ＹＥＳ）、電子錠システム１はスタンバイ状態に戻る。これにより、錠２に不正なアクセスがなされたとしても、一定時間を経過すると錠２を開錠することができるため、正当な鍵の利用者の利便性は維持される。ここで、ステップ８（Ｓ８）における一定時間とは、ステップ6（Ｓ６）の所定時間とは個別に設定できる時間であって、例えば１０分等であってもよい。電子錠システム１の電源がＯＦＦにされる（Ｓ９）ことにより、錠２は施錠された状態が維持される。また、再び電子錠システム１の電源がＯＮにされる（Ｓ１）ことにより、錠２を開錠することができる。なお、電子錠システム１は、不正アクセス検出装置１００と組み合わせて使用することも可能である。これにより、錠２に不正なアクセスがあった場合に、錠２が施錠された状態で警報が発報されるため、よりセキュリティが向上する。
　図６は、本発明に係る不正アクセス検出装置６の変形例である。本実施形態では、不正アクセス検出装置６は、錠２に対する不正なアクセスの検出を行う例を示したが、例えば窓における不正なアクセスの検出を行うことも可能である。
　図６に示すように、不正アクセス検出装置６は、枠６１にはめ込まれたはめ込み式の窓６２に付着させて使用することができる。このような使用状況において、窓６２は通常無色透明であることが多いため、不正アクセス検出装置６も透明である方が好ましい。このため、検出部６３のみが、窓６２に付着され、その他の構成は窓６２に接しない箇所に設けられていてもよい。また、検出部６３は透明であることが好ましい。このため、検出部６３を構成する圧電フィルム、信号電極、及びＧＮＤ電極は、それぞれ透明であることが好ましい。圧電フィルムとしては、ＰＬＬＡ等が好ましい。信号電極及びＧＮＤ電極としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、銀ナノワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン等の無機系の電極、ポリチオフェン、ポリアニリン等を主成分とする有機系の電極のいずれかを用いるのが好適である。このような材料を用いることで、圧電フィルム、信号電極及びＧＮＤ電極を透明とすることができる。これにより、検出部６３全体を透明に構成することができるため、窓６２に付着して使用する際に違和感が少ない。したがって、窓６２を通しての景観が損なわれることがない。なお、不正アクセス検出装置６は、必ずしも窓６２に直接接するように設けられている必要はなく、窓６２等を介して振戦情報が伝達される場所ならば配置可能である。
　また、本実施形態及び変形例では、不正アクセス検出装置を錠２や窓６２に適用する例を示したが、生体が操作する物であれば、どの様な物にも適用することができる。
　また、本実施形態では、検出部の一例として、圧電フィルムを用いた押圧センサを示したが、例えばひずみセンサまたは光学式センサ等のセンサを用いても、本発明の検出部を実現することが可能である。
　最後に、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１，６…不正アクセス検出装置
２…錠
２１，６３…検出部
２２…計時部
２３…情報処理部
２４…警告部
２５…制御回路
１００…電子錠システム
２１０…圧電素子
２１１…圧電フィルム

Claims (7)

  1. 　振戦情報を検出する検出部と、
    　前記検出部で前記振戦情報が検出される時間を計る計時部と、
    　前記計時部において計測された時間が所定時間を超えたときに、不正なアクセスであると判断する情報処理部と、
    　を備える不正アクセス検出装置。
  2. 　前記情報処理部は、前記計時部において前記振戦情報が連続して計測された時間が前記所定時間を超えたときに不正なアクセスであると判断する請求項１に記載の不正アクセス検出装置。
  3. 　前記情報処理部は、予め定めた一定時間内に前記計時部において前記振戦情報が計測された時間の合計が前記所定時間を超えたときに不正なアクセスであると判断する請求項１に記載の不正アクセス検出装置。
  4. 　前記検出部は圧電素子を含む請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の不正アクセス検出装置。
  5. 　前記圧電素子はキラル高分子からなる圧電フィルムを備える請求項４に記載の不正アクセス検出装置。
  6. 　アラームを発生する警告部を備え、
    　前記情報処理部は不正なアクセスであると判断したとき前記警告部にアラームを発生させる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の不正アクセス検出装置。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の不正アクセス検出装置と、
    　錠と、
    　当該錠の解施錠を制御する制御回路と、
    を備え、
    　前記情報処理部は不正なアクセスであると判断したとき前記制御回路を介して当該錠を一定時間施錠する電子錠システム。
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