hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中枢神経系局在Ca結合蛋白クラスター;セファロカルシンの多様性の機構と意義

なお、分子型の違いがN末端の修飾の有無や-SHの存在態様の違いによる可能性は否定的である。3.セファロカルシン分子型に対する特異抗体の作成:ウシ脳から精製したクラスターでウサギを免役して特異抗体を得た。高力価で、ラットやマウスのセファロカルシンと交差し、また各分子型と均等に反応するなどの特性を示し、下記4の目的によく適う。4.セファロカルシン分子型の高感度分別定量法の確立:上記3の抗体・化学発光試薬をイムノブロッティングに用い、電気泳動の分離能を高めた結果、100倍以上高感度となり、ラット脳局所のパンチアウト試料(1mmφ×1mm)からの分子型の微量検出が可能となった。現在、ラット脳より得たクラスターを標準に、画像データをもとに定量化を進めている。以上、概ね当初の計画通りの研究実績が得られた。さらに、本年度の研究過程で、新規性が推定される45kのCa結合蛋白質のクラスターがウシ脳より見出され、中枢神経系におけるCa結合蛋白質の分子多様性は一般現象である可能性も推定される。(1)セファロカルシン分子型のドメイン構造・一次構造の決定:ウシ脳より精製した5種以上の分子型からなるセファロカルシンのクラスターを還元アルキル化した後、Resource Qカラムクロマトグラフィーにより主要な分子型二つを得た。両者のペプチドマップは殆どがオーバーラップするが、相互に異なる断片一つが検出された。現在、これらの知見をもとにアミノ酸配列の分析が進行中で、その決定によりセファロカルシンの分子多様性の機構の一端が明らかになると考えられる。(2)セファロカルシンのラット中枢神経系における分布・細胞株における発現・分子型の存在比と栄養状態・生理機能・神経機能擾乱時における変化:前年度の研究で得られた高力価の抗ウシセファロカルシン抗体が威力を発揮した。本抗体はラットやニワトリの蛋白質と強く交差し、中枢神経系局所微量試料のイムノブロッティングによる分析を可能とした。ラットにおける分子型の分布パターンは、中枢神経系の部位により異なることが確定した。さらに、亜鉛欠乏状態からの回復過程において24時間以内にセファロカルシンレベル(比活性)の復帰傾向が認められた。また、ニワトリ胚の発達過程においても分子型ごとに発現パターンに差のあることが、網膜や小脳で見いだされた。これらの知見は、セファロカルシンがハウスキーパ-的な素子であるよりは、神経機能の調節役として機能する可能性、及び分子多様性の存在に生理的な意義のあることを強く示唆する。(3)セファロカルシンの生理的有機リガンド・標的分子の探索:セファロカルシンがCa^<2+>と異なる部位にZn^<2+>を結合し、更に疎水性蛍光プローブ(アニリノナフタレンスルホン酸)やフェニルセファーロース等と結合することを手掛かりに継続的に検討しているが、現時点では生理的有機リガンドや標的分子の存在は不明である。一次構造の決定が本探索への有力情報を与えると期待される。
マウス精巣における固定的精原幹細胞ニッチの誘導メカニズムの解明

本研究は、マウス精巣における新規の「固定的精原幹細胞ニッチ」を構成する、セルトリバルブ細胞の誘導メカニズムの解明を目的としている。セルトリバルブ細胞は、精子形成の行われている曲精細管と、産生された精子が集められ精巣上体へと運ばれる経路である精巣網の境界に位置する、特殊なセルトリ細胞である。セルトリバルブ細胞の誘導は、精巣網より分泌される因子により引き起こされると仮説を立て、昨年度までに、マイクロアレイ、リアルタイムPCRによって、曲精細管・セルトリバルブ・精巣網での遺伝子発現の差を解析し、精巣網において高発現する分泌因子を特定してきた。本年度は、セルトリバルブ細胞においてSTATシグナルが特異的に活性化していることを明らかとし、このシグナルの活性とセルトリバルブにおける固定的精原幹細胞ニッチの誘導の関係性を示唆した。この成果に関し、国際雑誌(Molecular Reproduction and Development)に投稿し、受理された。さらに、生殖細胞特異的に、脱ユビキチン化酵素USP9XをエンコードするUsp9x遺伝子をノックアウトしたマウスを作出し、脱ユビキチン化酵素USP9Xの生殖細胞における発現解析と、精子発生における機能解明を試み、USP9Xはマウス生殖細胞において、精原細胞及び初期の精母細胞で発現しており、マウスの精子発生において減数分裂の開始または精母細胞の維持に重要な役割を持ち、精子発生に必須であるということを明らかとした。この成果に関し、国際雑誌(Reproduction)に投稿し、受理された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、マウス精巣における新規の「固定的精原幹細胞ニッチ」を構成するセルトリバルブ細胞の誘導メカニズムの解明を目的としている。セルトリバルブ細胞は、精子形成の行われる曲精細管と、賛成された精子が集められ精巣上体へと運ばれる経路である精巣網の境界に存在する特殊なセルトリ細胞である。セルトリバルブ細胞の誘導は、精巣網より分泌される因子により引き起こされると仮説を立て、セルトリバルブ細胞を含むセルトリ細胞を除去したマウスに、曲精細管セルトリ細胞を移植したところ、精巣網隣接領域に定着したセルトリ細胞はセルトリバルブマーカーを発現し、精子発生が抑制されることが示された。この事から、セルトリバルブ細胞は細胞非自律的に形成され、精巣網隣接領域という位置情報が重要である事が解明された。この成果に関し、日本繁殖生物学会大会にてポスター発表を行った。さらに、セルトリバルブの分子基盤の解明のため、マイクロアレイによる遺伝子発現解析を行った。精巣網・セルトリバルブ・曲精細管、それぞれの領域から組織を採取し、RNAを精製し解析を行った結果、セルトリバルブ領域、精巣網領域で特異的に発現の高い因子が明らかとなった。これらの因子に関し、リアルタイムPCRを行い、それらの因子の定量的な発現解析も行った。今後さらにin situ hybridazationも行い、発現細胞の同定を行う。更に、精巣網分泌因子の候補を精巣に作用させ、セルトリバルブ化の度合いを評価する。これらの事により、精原幹細胞ニッチの新たな知見が得られると期待している。平成27年度、マウス精巣における固定的精原幹細胞ニッチの誘導メカニズム解明のため、当研究室で作出したAMH-TRECKマウスを用い、幼若曲精細管セルトリ細胞によるセルトリバルブの再構築を試み、成功させた。この事により、セルトリバルブは細胞非自律的に形成される事が示された。また現在、国際雑誌に論文として投稿するため準備中である。更に、セルトリバルブの分子基盤を解明するため、マイクロアレイ、リアルタイムPCRを行い、CYP26A1の発現がセルトリバルブ領域特異的に高いという事を解明した。また、精巣網からの分泌因子としてFGF9やTGFβが候補として挙がった。セルトリバルブ細胞は、精子形成の行われる曲精細管と、産生された精子が集められ精巣上体へと運ばれる経路である精巣網の境界に位置する特殊なセルトリ細胞である。セルトリバルブ細胞の誘導は、精巣網より分泌される因子により引き起こされると仮説を立て、精巣網、セルトリバルブ、曲精細管の細胞を集めマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行ったところ、精巣網で分泌因子が高発現していることがわかった。この分泌因子に関し、リアルタイムPCRを行った結果、確かに精巣網で高発現しており、セルトリバルブでその受容体が発現していることも確認された。さらに、曲精細管において分泌因子を異所的に作用させた場合、その下流のシグナルが曲精細管においても活性することが判明した。また、セルトリバルブ特異的に発現の高い因子に関してもリアルタイムPCRを行い、確認した。さらにin situ hybridizationを行い、発現細胞も特定した。この成果に関し、日本繁殖生物学会大会にてポスター発表を行い、優秀発表賞を受賞した。今後は精巣網からの分泌因子の下流シグナルに関して更に詳細に解析をする予定である。平成27年度の結果を受け、平成28年度はセルトリバルブ特異的因子及び精巣網高発現分泌因子に着目し、それぞれをリアルタイムPCRやin situ hybridizationを行って発現を確認し、予想通りの結果を得た。

また、精巣網高発現分泌因子を異所的に曲精細管にて作用させた結果、曲精細管においてもその下流シグナルの活性に成功した。これらの成果に関し、日本繁殖生物学会大会及び分子生物学会において発表を行った。今後さらに詳細に解析する予定である。本研究は、マウス精巣における新規の「固定的精原幹細胞ニッチ」を構成する、セルトリバルブ細胞の誘導メカニズムの解明を目的としている。セルトリバルブ細胞は、精子形成の行われている曲精細管と、産生された精子が集められ精巣上体へと運ばれる経路である精巣網の境界に位置する、特殊なセルトリ細胞である。セルトリバルブ細胞の誘導は、精巣網より分泌される因子により引き起こされると仮説を立て、昨年度までに、マイクロアレイ、リアルタイムPCRによって、曲精細管・セルトリバルブ・精巣網での遺伝子発現の差を解析し、精巣網において高発現する分泌因子を特定してきた。本年度は、セルトリバルブ細胞においてSTATシグナルが特異的に活性化していることを明らかとし、このシグナルの活性とセルトリバルブにおける固定的精原幹細胞ニッチの誘導の関係性を示唆した。この成果に関し、国際雑誌(Molecular Reproduction and Development)に投稿し、受理された。さらに、生殖細胞特異的に、脱ユビキチン化酵素USP9XをエンコードするUsp9x遺伝子をノックアウトしたマウスを作出し、脱ユビキチン化酵素USP9Xの生殖細胞における発現解析と、精子発生における機能解明を試み、USP9Xはマウス生殖細胞において、精原細胞及び初期の精母細胞で発現しており、マウスの精子発生において減数分裂の開始または精母細胞の維持に重要な役割を持ち、精子発生に必須であるということを明らかとした。この成果に関し、国際雑誌(Reproduction)に投稿し、受理された。セルトリバルブ領域特異的因子としてCYP26A1が挙がったため、今後in situ hybridazationにより、発現細胞を特定する。また、CYP26A1はレチノイン酸の分解により生殖細胞の減数分裂を抑制していることが知られているため、セルトリバルブ領域では領域特異的にレチノイン酸が分解され、減数分裂が抑制され、精原幹細胞が多い状態に保たれていると仮説をたて、今後はレチノイン酸の投与によるセルトリバルブ細胞のニッチ能の評価を行う。また、セルトリバルブ誘導因子としての精巣網分泌因子の候補であるFGF9やTGFβに関しても、in situ hybridazationを行い、発現を解析する。また、当研究室で開発したタンパク質吸着ビーズ移植法により、候補因子を精巣へ局所的に作用させ、その領域のセルトリバルブ化を評価する。平成27年度の研究の結果、セルトリバルブは細胞非自律的に形成されることがわかった。また平成28年度の研究の結果、精巣網から分泌因子が分泌され、セルトリ細胞にはその受容体が存在し、分泌因子を作用させるとその下流シグナルが活性化することもわかった。これらのことから、今年度は精巣網から分泌されている分泌因子によりセルトリ細胞からセルトリバルブが形成される過程を詳細に解析したいと考えている。具体的には、どの時期にどのくらいの期間分泌因子を作用させると、セルトリ細胞はどれほどセルトリバルブを特徴づける
近世武家官位をめぐる朝幕藩関係の基礎的研究

本研究は、(1)近世武家官位の制度的側面を解明するため、具体的な手続き・儀礼など基礎的事実を確定し、(2)大名の家格との関係について、その成立・固定化から変動までの全過程を明らかにすることを中心に関係史料を調査・分析し、武家官位をめぐる朝幕藩関係を検討し、近世国家の権力編成に関する研究に寄与することを目的とした。本研究における史料調査・研究会を通じて確定できた基礎的事実は、次の通りである。(1)武家官位叙任の手続きについて。(a)四品以上は、幕府から叙任を仰せ付けられると、京都所司代宛「口宣頂戴」の老中奉書が下付され、大名家臣がこれを京都に持参し、所司代・武家伝奏に伝達して朝廷から位記・宣旨・口宣案を受領する。(b)諸大夫は、家臣を京都に差遣することなく、将軍の年賀使として上洛する高家に官物代金等を預け一括して手続きをしてもらい、江戸で受領する。(c)官名変更の場合は、幕藩間のみで完結し、朝廷は関与しない。(d)官位昇進は、表向き幕府に請願するものではなかったが、実際には藩側からの内願が少なくない。(e)大名の場合、一人一通の老中奉書が発給されたが、(f)旗本の場合、数名分を一括した老中奉書一通で処理された。(2)通時的変化について。(g)元禄期頃からは各大名家で一件記録が作成され、具体的な手続きや儀礼・経費の詳細が判明する。(h)文政・天保期と文久期に大きな変動が見られ、それぞれ官位が一ランクずつ上昇する。(i)文久期の政治情勢の中で、幕府自らが武家官位制の改変に着手する。(3)史料学的見地から。武家官位叙任過程には、幕府・藩・朝廷から商人・職人まで多くの人々が介在し、さまざま史料が生み出されたが、このうち、(j)老中奉書の文体や、(k)『武家補任』の分析に成果を得た。以上、17世紀中葉以降の史料を主に調査・分析し、主として制度的側面の解明を通じて、武家官位をめぐる朝幕藩関係の変動の大筋を把握することができた。近世武家官位に関する研究会を数回開いて、現在の当該研究課題に関する研究状況から、武家官位の制度的・形式的側面を具体的な手続きや儀礼・作法・経費などの面から明らかにすること、さらにその変化の追究が重要であることを確認し、それに沿って盛岡藩南部家、長州藩毛利家、徳山藩毛利家、土佐藩山内家、近衛家などの大名・公家史料を調査し、関係史料をマイクロフィルムで収集した。

この結果、(1)四位以上の場合、幕府から叙位・叙任を仰せ付けられ、所司代宛の老中奉書を下付され、それを大名家の家臣が京都に使者として持参し、所司代・武家伝奏に伝達して位記・口宣などを受領するが、五位以下は家臣を使者として京都へ送ることはなく、高家が官物代金を預かり、年頭に京都へ赴いたおりに一括して手続きすること、(2)四位で昇位・昇任する場合は、(1)と同様の手続きを必要とするが、五位で職名だけが替わる場合は、幕府内部だけで処理して朝廷への手続きは必要としないこと、(3)大名の叙位・叙任は、表向き大名から幕府に請願するものではないとしながらも、通常は大名側から内々の形で何らかの働きかけを必要とすること、そしてその叙位・叙任、昇位・昇任を内願するさいの論理には、領民支配との関係がうたわれること、(4)近世の武家官位が確立・定着したと考えられる元禄期以降の変化として、文政・天保期と文久年間の2回に変動が見られ、その2回に官位・官職が1ランクずつ上昇すること、そして官位・官職の上昇は、将軍家との姻戚関係と海岸防備などの重要公務を勤めることが要素になっていること、(5)文久年間に武家官位は根本的な変化を示し、朝廷が官位・官職を叙位・叙任するという形式に改められること、などが明らかになった。ただ、近世初期の武家官位の実態とその確立、および幕府役人・旗本たちの叙位・叙任については不明なところが多く、来年度以降の重点課題となってくる。近世武家官位に関する史料の調査と関係史料のマイクロフィルムによる収集をおこなった。調査先と調査史料の概要をつぎの通りである。(1)群馬県館林市の市立図書館では、秋元文庫の史料を調査し、大名等が将軍に拝謁するさい将軍にその姓名・進物などを披露する役である奏者番の手留類を撮影。(2)愛媛県宇和島市財団法人宇和島伊達文化保存会では、宇和島伊達家史料を調査し、伊達宗城の官位昇進関係史料と幕府からの法令・達書などを撮影。(3)岡山県津山市の都立津山市郷土博物館では、愛山文庫の史料を調査し、文化・文政期の松平斉孝・同斉民、幕末期の松平慶倫の官位昇進関係史料を撮影。(4)京都大学付属図書館では、菊亭本・平松家本・清家本・中院本などの公家史料、尊攘堂旧蔵史料のなかの関係史料を調査した。これらの史料調査により、外様大名と家門大名の武家官位の実態、官位昇進のさいに大名と将軍のあいだでおこなわれる儀礼、さらには武家官位の叙位・叙任に関する朝廷内における処理の一端を明らかにすることができた。また、武家官位に関する研究会を数回開き、調査によって収集した史料に基づく検討・分析の成果を報告・討論し、武家官位研究の深化を図った。なお、前年の「実績報告書」のなかで次年度の課題とした、幕府役人・旗本たちの官位に関しては、武家伝奏をつとめた公家の徳大寺実堅の記録の分析などをとおして、5位すなわち諸大夫成の場合、その手続きや官物、口宣案や位記などについては大名の場合と同じであることが明らかにされ、ある程度は解明することができた。しかし、いまひとつの課題としておいた近世初期の武家官位に関しては、依然不明な部分が多く来年度への課題として残った。今年度は本研究の最終年度であることから、交付申請書の「研究実施計画」でも述べたように、近世武家官位をめぐる朝幕藩関係の基礎的・制度的な事実の確定と、武家官位がもった政治的な意義を解明し、近世の国家編成・朝幕藩関係、そして近世政治史研究の発展に寄与しうる研究成果報告書を作成するための作業を進めるとともに、さらに史料を補充する調査を実施した。とくに今回の補充調査では、従来の近世武家官位研究の中で、系譜史料と並んで武家叙任の実態を示す基礎的な史料として利用されてきた『武家補任』の書誌学的研究を深化させるため、研究分担者小宮木代良によって国立公文書館内閣文庫所蔵の諸本を写真で収集し分析できたことが特筆すべき成果である。また、前年度に引き続き研究会を数回開催し、これまでの調査によって収集した史料に基づく検討・分析の結果を報告・討論し、近世武家官位研究の深化を図った。さらに、具体的な研究成果として、(1)研究分担者鶴田啓「近世大名の官位叙任過程-対馬藩主宗義倫、義誠の事例を中心に-」(『日本歴史』577号、96年6月)・(2)同箱石大「幕末期武家官位制の改変」(同前)
運動療法による肥満性肝疾患の進展抑止と病態予測のための糖鎖バイオマーカーの探索

肥満性肝疾患である脂肪性肝疾患に対し,肝の脂肪化,炎症と線維化の肝病態を改善するために,筋肉でのグルコースの利用率を増加させ,インスリン抵抗性を改善することは重要である.このことより,適度な運動による骨格筋量の維持は重要である.脂肪性肝疾患の肝病態に対する運動療法の効果判定については,脂肪化,炎症と線維化の病態の改善度を反映する血中の分子マーカーを探索し,非侵襲的にモニターするための新しい測定システムを構築することが今後において重要である.そこで,中年肥満男性を対象に行われた減量教室のデータをもとに,それらの血清試料を用いて,運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーの探索を展開した.糖鎖分子マーカーとして,血中糖転移酵素活性値の測定を行った.運動療法は食事療法と比較して,エネルギー消費量を増加させる,除脂肪体重を維持する,また,フェリチン値を減少させる,酸化ストレスマーカーであるTBARS値を低下させる点で優れていた.運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーとして,血清フェリチン値と酸化ストレスマーカー(TBARS)は有用であると考えられた.糖鎖分子マーカーの探索は現在,継続中である.肥満性肝疾患である脂肪性肝疾患に対し,肝の脂肪化,炎症と線維化の肝病態を改善するために,筋肉でのグルコースの利用率を増加させ,インスリン抵抗性を改善することは重要である.このことより,適度な運動による骨格筋量の維持は重要である.脂肪性肝疾患の肝病態に対する運動療法の効果判定については,脂肪化,炎症と線維化の病態の改善度を反映する血中の分子マーカーを探索し,非侵襲的にモニターするための新しい測定システムを構築することが今後において重要である.そこで,中年肥満男性を対象に行われた減量教室のデータをもとに,それらの血清試料を用いて,運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーの探索を展開した.糖鎖分子マーカーとして,血中糖転移酵素活性値の測定を行った.運動療法は食事療法と比較して,エネルギー消費量を増加させる,除脂肪体重を維持する,また,フェリチン値を減少させる,酸化ストレスマーカーであるTBARS値を低下させる点で優れていた.運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーとして,血清フェリチン値と酸化ストレスマーカー(TBARS)は有用であると考えられた.糖鎖分子マーカーの探索は現在,継続中である.脂肪性肝疾患に対し,肝脂肪化とそれによる肝の炎症と線維化を改善するために,筋肉でのグルコースの利用率を増加させ、インスリン抵抗性を改善する必要がある.このことより,適度な運動による骨格筋量の維持は重要である。長期間の運動療法の介入により,慢性肝疾患の進展の抑止を図る意義は大きい.また,運動療法の効果判定について,ルーチンの項目に加え,脂肪化,炎症と線維化の肝病態の改善度を反映する血中の分子マーカーを探索し,非侵襲的に,反復してモニターすることが可能な新しい測定システムを構築することも重要である.本研究開始以降に消化器内科外来に通院する脂肪性肝疾患の患者のうち,病名および病状について充分な説明を受けており,研究に関してのインフォームドコンセントが得られている患者症例約20例について,スポーツ健康外来にて新しい運動療法による減量介入試験を開始した.電気刺激による筋収縮と自発筋収縮の混合運動であるハイブリッド(Hybrid)訓練法は,長期宇宙空間滞在に合併する骨格筋系廃用予防の目的にて考案された訓練法である.健常人を対象とした24週間のHYB訓練により,訓練部位骨格筋の肥大効果が証明されている.本研究では,脂肪性肝疾患患者を対象として,Hybrid訓練法による脂肪性肝疾患の改善効果について検討した.主要評価項目は肝機能障害の改善である.副次的評価項目として,安静時エネルギー代謝量をはじめとする代謝機能の評価,アデイポサイトカインの評価,酸化ストレスマーカーの評価,肝脂肪化および骨格筋脂肪化の画像検査による評価した.現在,血清標本の一部,画像情報を研究用試料として提供を受け,医療情報とともに総括的に解析中である.脂肪性肝疾患に対し,肝脂肪化,炎症と線維化を改善するために,筋肉でのグルコースの利用率を増加させ、インスリン抵抗性を改善する必要がある.このことより,適度な運動による骨格筋量の維持は重要である。運動療法の効果判定については,脂肪化,炎症と線維化の肝病態の改善度を反映する血中の分子マーカーを探索し,非侵襲的にモニターすることが可能な新しい測定システムを構築することが今後において重要である.そこで,本年度は,中年男性を対象に行われた減量教室のデータをもとに,運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーの探索を展開した.運動療法(E)と食事療法(D)における各検査項目の前後差(*は有意差あり)は,エネルギー摂取量(E+68vs.D-646^*;E<D),消費量(+190^*vs.-17;E>D),体重(-2.4^*vs.-8.2^*;E<D),内臓脂肪面積(-25.1^*vs.-51.9^*;E<D),除脂肪体重(-0.0^*vs.-2.5^*;E>D),VO_2max(+4.9vs.+2.6^*;NS),HOMA-IR(-0.82^*vs.-0.62;NS),AST値(-2.5vs.-6.9^*;NS),ALT値(-7.8^*

vs.-12.2^*;NS),γ-GT値(-19.3^*vs.-20.1^*;NS),フェリチン値(62.9^*vs.-7.1;E>D),高感度CPR(-0.20^*vs.-0.36^*;NS),ヒアルロン酸値(-4.5vs.-21.5^*;E<D),TBARS(-3.1^*vs.-1.4^*;E>D)であった.運動療法は食事療法と比較して,エネルギー消費量を増加させる,除脂肪体重を維持する,また,フェリチン値を減少させる点で優れていた.運動療法が肥満者の肝病態に及ぼす影響を反映する分子マーカーとして,血清フェリチン値と酸化ストレスマーカー(TBARS)は有用であると考えられた.
生体情報の統計的解析による認証に有用な情報の発見

安全で利便性の高い生体認証システムを開発するために,生体情報の中に潜む認証に利用可能な情報を,統計的な解析により発見する研究を行った.掌紋画像および指紋画像に着目し,サンプル画像間の類似度に対する統計的な解析の結果を用いて,問い合わせ画像に対する類似画像の検出を,認証精度を損なうことなく高速に行う手法を提案した.この結果から認証に有用な情報の潜在的な次元数を推定することができ,これが具体的な情報の発見の手がかりになることが期待できる.安全で利便性の高い生体認証システムを開発するために,生体情報の中に潜む認証に利用可能な情報を,統計的な解析により発見する研究を行った.掌紋画像および指紋画像に着目し,サンプル画像間の類似度に対する統計的な解析の結果を用いて,問い合わせ画像に対する類似画像の検出を,認証精度を損なうことなく高速に行う手法を提案した.この結果から認証に有用な情報の潜在的な次元数を推定することができ,これが具体的な情報の発見の手がかりになることが期待できる.本研究の目的は,安全で利便性の高い生体認証システムを開発するために,生体情報の中に潜む認証のために利用可能な情報を統計的な解析により発見することである.研究期間を通して,以下を目標に研究を進めている.A.生体情報中に,それが確かに生体から採取されたことを保証する情報を発見するB.データ処理の効率化による認証精度向上の可能性を明らかにするC.生体情報中に,時間の経過を示す情報を発見する平成22年度は上の項目のうちBついて,生体情報の種類として指紋画像を対象に,新しい画像分類の手法によって識別の高速化と高精度化を行った.そして,処理時間と精度の間のあるトレードオフを明らかにした.この成果は,生体認証に関する書籍内の記事として採択された.今後は,この成果を他の生体画像へと応用する予定である.また,生体認証を含めた一般的な個人認証について新しい観点から安全性を提起し,これを考慮した認証プロトコルを提案した.この成果は国際会議および論文誌にて発表した.ここでの認証モデルは,画像識別の応用先ひとつとして想定する予定である.また,モバイル環境での画像検索システムを開発し,この成果を国際会議にて発表した.検索画像として,人間の手のひらや顔の画像も対象にすることができ,生体認証についての実装の観点からの制限を見積もることができた.この制限を考慮して,上の項目のAやCを実現する情報を取得するための生体情報の採取方法を模索する予定である.本研究の目的は,安全で利便性の高い生体認証システムを開発するために,生体情報の中に潜む認証のために利用可能な情報を統計的な解析により発見することである.研究期間を通して,以下を目標に研究を進めている.1.生体情報中に,それが確かに生体から採取されたことを保証する情報を発見する2.データ処理の効率化による認証精度向上の可能性を明らかにする3.生体情報中に,時間の経過を示す情報を発見する平成23年度は前年度に引き続き,上の項目のうち2ついて,生体情報の種類として指紋画像を対象に識別の高速化と高精度化を行った.指紋の特異点を利用した画像の分割による指紋画像の分類手法を提案し,処理時間と精度の間の効率的なトレードオフを得た.まず,画像分割のために有効な特異点抽出の手法を明らかにし,次に,提案手法による時間と精度の変化を実験により評価した.この成果は,それぞれ,国際会議および論文誌にて発表した.今後は,この成果を他の生体画像へと応用する予定であり,既に掌紋画像への応用で成果を得ている(未公開,国際会議論文として採択済).また,これらの研究の過程で,生体画像による個人認証に関する一般的な知識と実装のノウハウを得た.これについて,生体画像による個人認証の新しいフレームワークの提案にとして,国際会議にて発表を行った.これらめ知見やサンプルを利用して,上の項目の1や3を実現する情報を取得するための生体情報の採取方法を模索する予定である.本研究の目的は,安全で利便性の高い生体認証システムを開発するために,生体情報の中に潜む認証に利用可能な情報を,統計的な解析により発見することである.平成24年度は,生体認証に関する先行研究のうち,生体情報中の認証に有用な情報が不明な場合でも,生体情報間の類似度を利用して認証を高速に行う手法に着目した.この手法を掌紋画像と指紋画像に適用し,実際に高速な個人認証が可能であることがわかった.また,この手法の理論的な計算量の解析から,膨大な利用者数についての生体情報には効果的ではないことがわかった.これに対し,前述の手法を適切なデータ構造によって近似的に行うことで,認証精度を損なうことなく計算量を削減する手法を提案した.これらの結果はそれぞれ国際会議において発表した.これらの研究過程では,統計的な解析を行うための生体情報の数について,総数だけでなく1人あたりの数を考える必要があった.そこで,掌紋画像による認証について,1人あたりの生体画像の枚数と認証精度の関係を調べた.また,ここで得られた関係を用いて,生体画像による認証をICカードに実装する際の信頼性に関する指標を提案した.これらの結果はそれぞれ国際会議において発表した.以上の結果から,認証精度を向上させるために考慮すべき生体情報の最適な数を得ることができ,これが認証に有用な情報の潜在的な次元数であるという観点を得るに至った.これを用いることで,生体情報中の認証に有用な情報の具体的な候補を絞り込むことができると考えている.

3つの目標に対し1つについてはある程度の成果を上げているが,手段として統計的な技術があまり有効に活用されていない.今後目的達成のためには,十分な数のサンプルを得る必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。統計的な解析によって意味のある結果を得られる規模の生体画像のサンプルの収集を行う.具体的に,本課題の研究代表者が所属する九州大学附属図書館の協力を得て,図書館利用者から掌紋画像を取得する予定である.この際,個人を特定できる情報とのひも付けやデータの紛失等に十分注意する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
染色体工学を用いたセントロメアを中心とするゲノムオペレーティングシステムの解明

ゲノム複製や分配が正常に行われるために働くゲノムオペレーティングシステム(ゲノムOS)を理解することは、ゲノム配列が解読された後のゲノム生物学の中心的な課題の一つである。本研究では複雑なゲノムOSの内、ゲノム分配機構に焦点を当て染色体工学的な手法を用いて、高等動物セントロメアの形成機構の解明を目指している。セントロメアは染色体分配に本質的な役割を担うDNA-タンパク質の複合体である。各種生物間において、セントロメアDNAの配列は著しく異なるが、基本的な分配機構は共通していると考えられている。我々は全真核生物に共通した分配機構の解明を目指し、各種セントロメアタンパク質の機能解析を行っている。本年度は、ニワトリB細胞由来のDT40細胞を用いてCENP-C、CENP-H、Mis6を対象に研究を進めた。CENP-Cに関する研究として、温度感受性変異株の作成を試み、4種類の変異株の単離に成功した。表現型の解析から、CENP-CはG1/SとM期で機能するが、温度感受性変異はG1/S期特異的な変異であるという結果を得た。さらに、レトロウイルスベクターを用いて、変異を抑圧する遺伝子の単離を試みた結果、SUMO-1遺伝子の大量発現により、CENP-C変異が抑圧され、SUMO化と細胞分裂の関連性が示唆された。また、我々はTETシステムを応用してCENP-Hの条件的ノックアウト株を作成した。CENP-Hのノックアウト細胞は分裂中期で増殖を停止して死滅した。抗体染色の結果、CENP-HはCENP-Cのセントロメアの局在に必須な働きを担っていることが明らかになった。さらに、我々はMis6のニワトリの相同遺伝子を同定して、その遺伝子産物の細胞内局在を解析した。ニワトリMis6は細胞周期を通じて、セントロメアに局在することが明らかになった。現在、ノックアウト細胞を作成中である。
日本の伝統食おにぎりの食中毒予防：調理施設及び家庭における食の安全性とリスク管理

黄色ブドウ球菌は人の手から直接または二次汚染によりにぎり飯に付着し、食中毒を起こすことがある。これらのリスクをゼロにすることは現実的に難しく、菌が付着することを想定し、それに備えられるような科学的なリスク管理とその対策を立てておくことが非常に重要である。本研究では調理施設及び家庭における食中毒のリスクを減らすことを目的とし、にぎり飯作製時の衛生管理及びにぎり飯保存時の黄色ブドウ球菌の毒素産生に対する様々な要因の影響を調べ、汚染が起こりやすい工程や食中毒菌付着の原因となる調理従事者の行動を特定する。
高圧下の懸濁気泡塔での気泡生成挙動

液中への気泡生成に関する従来の研究の多くは大気圧下で行われたもので、高圧気泡塔・懸濁気泡塔の基礎的研究としての高圧下での気泡生成に関する研究は少ない。本研究ではまず高圧気泡塔を作製した。ついで、この高圧気泡塔・懸濁気泡塔を用い、生成気泡容積に及ぼす操作圧力、ガス流量、オリフィス径、蓄気室容積及び粒子ホ-ルドアップの影響を実験的に測定し、非球形気泡生成モデルよりの計算結果と比較することで、本実験範囲内では次の結論が得られた。1.系内圧力の減少、ガス流量の増加、オリフィス径の増加および粒子ホ-ルドアップの減少に伴い、気泡容積は増加した。また、非球形気泡生成モデルよりの計算結果も、実測値と同様の傾向を示した。2.蓄気室容積の減少に伴い気泡容積は減少するが、高ガス流量域や高圧力領域においては、気泡容積に及ぼす蓄気室容積の影響は無視できる。また、非球形気泡生成モデルよりの計算結果も、同様の傾向を示した。3.生成気泡の形状を調べた結果、気泡の形状は圧力の増加に伴い縦長になった。気泡塔・懸濁気泡塔により気液あるいは気液固物質移動操作を行わせる場合、気液界面積を増大させることが物質移動量の増大につながる。本研究結果より気液界面積を増大させるには低ガス流量領域では、系内圧力を増大、オリフィス径を減少、蓄気室容積を減少、粒子ホ-ルドアップを増大させることが必要であることが分かった。しかしながら、系内圧力、オリフィス径、蓄気室容積はいずれも蓄気室定数N_c中に含まれており、結果的にはこれらの変数を操作することにより定ガス流量条件、すなわちN_c=1の条件に近づけることにより気泡容積を最小にすることができる。従って、ガス分散器の設計の基準として蓄気室定数N_cを用いることが推奨される。気泡塔・懸濁気泡塔は気泡により塔内の液の流動化を行わせるため、機械的撹拌に必要なシ-ル部分がなく、高圧操作に適していると考えられるのに、高圧気泡塔・懸濁気泡塔に関する基礎的な研究は遅れている。すなわち、液中への気泡生成に関する従来の研究の多くは大気圧下で行われたもので、高圧下での気泡生成に関する研究は少ない。既往の研究結果を詳細に検討すると、必ずしも信頼できる結果とはいいがたいものも含まれている。本研究では、高圧気泡塔・懸濁気泡塔の流動現象に関与する気泡特性のうち、特に気泡の生成挙動を実験的、理論的に明らかにすることを目的とする。本年度はまず高圧気泡塔並びに配管系の作成を行った。高圧気泡塔は塔径40mm、塔高330mmの耐圧気泡塔で、塔側面に3ヶ所の観察窓を有する。気泡吹き込みは、懸濁液を使用することを考え、メインテナンスの容易な単孔ノズルとした。この気泡塔をアングルへ固定し、ボンベからの配管、減圧弁、流量調節弁や流量計のセットを行い、安全対策を考えた装置の組立を行った。現在、本高圧気泡塔を用い粒子が存在しない状態で、系内圧力、ガス流量などの操作因子を変化させ、生成気泡容積の測定および気泡生成挙動の観察を順次行っている。一方、理論的な検討については、単一孔よりの非球形気泡成モデルを高圧下での気泡生成にも適用できるように拡張し、既応の文献の結果を説明しうることを見いだした。

さらに、本実験で得られた結果と比較検討し、高圧下での特異的な気泡生成状態を説明しうることが明らかとなった。液中への気泡生成に関する従来の研究の多くは大気圧下で行われたもので、高圧気泡塔・懸濁気泡塔の基礎的研究としての高圧下での気泡生成に関する研究は少ない。平成2年度は、高圧気泡塔・懸濁気泡塔の流動現象に関与する気泡特性のうち、特に気泡の生成挙動を実験的、理論的に明らかにすることを目的として、まず高圧気泡塔並びに配管系の作成を行い、この高圧気泡塔を用い粒子が存在しない状態で、系内圧力、ガス流量などの操作因子を変化させ、生成気泡容積の測定および気泡生成挙動の観察を行った。平成3年度には、以下の研究を行った。1.平成2年度の粒子が存在しない状態での気泡生成の実験結果を、さらに操作変数(ガス流量、系内圧力、ノズル径、蓄気室容積)を広範囲に変化させ、拡張した。また、気泡の生成現象を観察し、特定の条件下では、高速度ビデオカメラで気泡生成状態を撮影し、気泡生成現象の分類、生成状態領域について検討した。2.以上の実験結果をもとに、著者らか既に提出している非球形気泡生成モデルを用いた計算結果と実験結果とを比較検討した。3.粒子が存在する状態で、気泡の生成現象を観察し、ビデオで気泡生成状態を撮影した。操作変数としては、系内圧力、ガス流量、粒子ホ-ルドアップを変化させた。気泡容積の測定には、光電センサ-が用い、さらにビデオによる解析も行った。4.気泡生成モデルを高圧下の懸濁液中での気泡生成に拡張する際の理論的な検討を行った。5.既往の高圧気泡塔・懸濁気泡塔の実験結果に対する評価および検討を本実験結果との比較により行い、高圧気泡塔・懸濁気泡塔内の気泡生成装置設計の指針について考察した。
高分子／ナノ粒子コンポジットを用いた超撥水性コーティング法の開発

蓮の葉表面のマイクロ/ナノ構造や化学組成を模倣し,高い水滴接触角と低いロールオフ角を示す優れたセルフクリーニング超撥水性コーティング膜を開発した.半透明で耐久性のあるセルフクリーニングシリカ-PMMAナノ複合材料を用いて,ガラス上に超撥水性コーティングを行った.PMMA濃度が2%で浸漬時間を30分でコーティングしたとき,最も高い水滴接触角を示した.浸漬時間が1分のコーティング膜では,ガラス基板上のコーティングが薄く,超撥水性を示すには不十分であった.浸漬時間が15分になると,コーティング膜は表面上に多孔質なドメイン構造を形成し,基板表面を覆うように成長し始めた.このドメイン構造は空気を閉じ込めることができず簡単に水で置き換えられ,そのため水滴接触角は150°以下となりWenzel状態となってしまう.一方,浸漬時間が30分以上になると,コーティング膜は多孔質構造体の連結構造をとり,マイクロメートルスケールで空隙を有していた.また,PMMA濃度については,4 %や6 %と濃くすることで水滴接触角は低下した.これは,シリカ粒子で構成された凹凸構造が軟質ポリマーの増加によって減少したと考えている.条件を最適化したPMMA濃度が2 %で浸漬時間30分でコーティングした膜は,優れた超撥水性と超親油性を示した.スクラッチ試験機を用いて機械的強度も調べた.PMMA高分子を含まないシリカコーティングでは,機械的安定性は低く,わずか1.1 mNの荷重をかけただけでも簡単に膜が剥がれた.一方,PMMA濃度を2%でコーティングした膜はおよそ2倍の2.8 mNの荷重まで耐えることができた.また,シリカ中のPMMA濃度は機械的特性の影響を及ぼすだけではなく,光学特性にも大きく関わり,PMMA濃度が高くなると光透過性が向上した.総じて,シリカなど無機膜に含まれるポリマー添加量が少量であれば,複合膜の特性,特に疎水性,機械的耐久性及び光学的透明性は向上することがわかった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,高分子/ナノ粒子コンポジットを用いた超撥水性コーティング法の開発を目的とし,酸化チタンやシリカなどの金属酸化物ナノ粒子をポリジメチルシロキサンなどの高分子とコンポジット化し,これを基板に塗布・乾燥させて機能性表面を作り出すことを目指している.光触媒をはじめとしたナノ機能材料の創製とその機能性表面への応用展開を目指し,耐久性ある堅牢なコーティングによって,実用レベルに耐えうるコーティング法の開発を目的とする.本年度に取り組んだ研究内容は以下の通りである.半透明でセルフクリーニング効果のある超撥水コーティング手法の開発を行った.ガラス基板にシリカナノ粒子とポリメチルメタクリレート(PMMA)で調整したゾルゲル溶液をディップコートで成膜した.シリカに対してPMMA高分子が2%以下になるように調整すると,水滴接触角が150。以上で機械的強度にも優れた超撥水膜になることを見出した.さらに,疑似汚れを含んだ水溶液もよく弾き汚れないこと,水流で衝撃を与えても超嬢水性を維持し,大気中で保存して6ヶ月以上安定であることも明らかにした.また,基材をポリカーボネート樹脂に変更し,酸化チタンナノ粒子によるセルフクリーニングコーティング法の開発にも取り組んだ.光触媒作用による樹脂の保護と耐スクラッチ性を向上させるために,シリカ中間層の検討を行い,酸化チタンとシリカ共にゾルゲルプロセスで成膜できること,そして,その組成最適化の検討を実施した.これが成功すれば,軽量かつ傷が付きにくい光触媒セルフクリーニング樹脂窓への工業化に大きな期待が持てる.蓮の葉表面のマイクロ/ナノ構造や化学組成を模倣し,高い水滴接触角と低いロールオフ角を示す優れたセルフクリーニング超撥水性コーティング膜を開発した.半透明で耐久性のあるセルフクリーニングシリカ-PMMAナノ複合材料を用いて,ガラス上に超撥水性コーティングを行った.PMMA濃度が2%で浸漬時間を30分でコーティングしたとき,最も高い水滴接触角を示した.浸漬時間が1分のコーティング膜では,ガラス基板上のコーティングが薄く,超撥水性を示すには不十分であった.浸漬時間が15分になると,コーティング膜は表面上に多孔質なドメイン構造を形成し,基板表面を覆うように成長し始めた.このドメイン構造は空気を閉じ込めることができず簡単に水で置き換えられ,そのため水滴接触角は150°以下となりWenzel状態となってしまう.一方,浸漬時間が30分以上になると,コーティング膜は多孔質構造体の連結構造をとり,マイクロメートルスケールで空隙を有していた.また,PMMA濃度については,4 %や6 %と濃くすることで水滴接触角は低下した.これは,シリカ粒子で構成された凹凸構造が軟質ポリマーの増加によって減少したと考えている.条件を最適化したPMMA濃度が2 %で浸漬時間30分でコーティングした膜は,優れた超撥水性と超親油性を示した.スクラッチ試験機を用いて機械的強度も調べた.PMMA高分子を含まないシリカコーティングでは,機械的安定性は低く,わずか1.1 mNの荷重をかけただけでも簡単に膜が剥がれた.

一方,PMMA濃度を2%でコーティングした膜はおよそ2倍の2.8 mNの荷重まで耐えることができた.また,シリカ中のPMMA濃度は機械的特性の影響を及ぼすだけではなく,光学特性にも大きく関わり,PMMA濃度が高くなると光透過性が向上した.総じて,シリカなど無機膜に含まれるポリマー添加量が少量であれば,複合膜の特性,特に疎水性,機械的耐久性及び光学的透明性は向上することがわかった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画ではゾルゲルプロセスの開発を計画していたが,産業界からの高い要望に応えるため,ポリカーボネートなどの樹脂へのコーティングにも応用展開し,基板の違いによる影響などにも取り組んだ.本技術はコスト競争力があるだけではなく超撥水と超親水を容易に作り替えることができ,産業化しやすいことから,要望の高いポリカーボネートやアクリルなどの樹脂へのコーティングへ適用するための検討を行う.
半導体センサのばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究

半導体センサのばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究を行った。CMOSイメージセンサのばらつきのうち、画素毎に存在するソースフォロワートランジスタの特性ばらつきに注目し、そのばらつきを抽出する方法及び、そこから偏りのない1/0列を生成する方法を提案した。提案方法に沿って実際の2M画素CMOSイメージ(CIS)センサからばらつき抽出、1/0生成を行いPUF(Physical Unclonable Function)としての評価を行った。得られた1/0列の利用として、(1)チャレンジ&レスポンス(C&R)認証を想定し、その空間拡大の検討、(2)鍵利用を想定し、鍵再生成時の効率化の提案を行った。最終年度はPUF機能をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、必要なチップ面積の見積もりを行った。CMOSイメージセンサPUFとしての性能は既存の半導体PUFと比較しても劣らないユニーク性(チップ間ハミングディスタンス50%)、再現性(ビットエラー率1.6%)が得られた。PUF機能のC&R認証を行う場合、画素数に依存してC&R空間が制限される。そこで多ビット化を目的としてLehmer-Gray(LG)法を適用した。128bitでの認証を前提とした場合、LG法適用で約8倍のC&R空間が得られる見積もり結果を得た。PUF機能を鍵として利用する場合、鍵再生成としてエラー訂正が必要となる。各ビットのエラー確率が事前に分かれば軟判定手法を用いることが可能であり、本PUFはその出力特性よりビットエラーの起こしやすさを推定できるというメリットがある。これを活用した鍵再生手法を提案した。上記鍵再生成をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、追加面積を見積もった。前提条件、画素サイズ3um×3um、2M画素の場合、PUFの追加面積は0.78%と1%未満である結果を得た。半導体センサのばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究として、CMOSイメージセンサのばらつきを抽出する方法を提案している。本年度は実際のセンサチップのデータ評価を中心にPUFとしてのチップ性能確認の研究成果を得た。CMOSイメージセンサからばらつきを抽出するシーケンスを提案し、実際のセンサよりばらつきデータを取得することができた。そのデータからどのように1/0データを作成したらランダム性の高い1/0になるかを研究した。半導体の素子ばらつきは大域バラツキと局所バラツキが存在する。そのため隣接した画素出力の差分を取ることで大域バラツキを除去し、局所バラツキのみを取り出し、ランダム性の高い1/0データが得られることが分かった。得られた1/0データよりPUFとしての性能指標である再現性とユニーク性を調べた。ユニーク性に関しては異なるチップ間のハミングディスタンスが50%と理想どおりの値を得た。再現性に関しても中心条件でビットエラー率0.9%、温度・電圧変化の環境下でもワースト1.6%と他の提案PUFと比べても高い性能指標が得られた。さらにビットーエラーを起こすビットに関して解析を行い、比較している隣接出力の中心値が近い場合、データを取るごとに重畳するノイズの影響で大小関係が逆転して起きることを突き止めた。そこでビットエラーを削減する方法として事前に隣接出力の差分が一定以下であればビットとして採用しないようにする方法を提案した。さらにノイズ分布を正規分布と仮定して、反転ビットを理論計算すると実測とよく一致することが分かった。これのメリットはどれほどのビットを除去すればビットエラー率がどこまで小さくなるか実測では大量データで評価しなければならない値を理論的に算出できることである。当研究に協力してくれるCMOSイメージセンサ開発会社のおかげで、この研究のためにわざわざCMOSイメージセンサを試作する必要がなく、実物チップよりデータを提供していただけたことが大きい。さらにばらつきを抽出するための読出しシーケンスを既存のTr.のON/OFFのシーケンス変更のみでできたため、新規の回路追加なく、既に試作されている従来のCMOSイメージセンサからバラツキデータを得ることができた。バラツキデータ取得後は計算機上で後処理でデータ処理をしてPUFとしての性能評価を進められたので、既にある研究環境を活用することができたことも研究がおおむね順調に進展している理由にあげられる。CMOSイメージセンサ(CIS)のばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究を行っている。昨年度はばらつき抽出方法の提案、得られたばらつきから1/0列生成方法の提案、そしてPUFとしての性能評価を行った。今年度は以下の3点について研究実績を得た。(1)メモリ型PUFであるチャレンジ&レスポンス(C&R)空間の拡大(2)PUFを鍵として利用する際の鍵生成の効率化に関する研究(3)CIS PUFの経年劣化に関する研究。(1)はリングオシレーターPUFで提案されているLG(Lehmer & Gray)法を用いた多ビット化の適用を検討した。Lehmer符号により束ねる出力を増やすと発生できる場合数が増すが、逆にノイズの影響を受けやすく再現性が落ちるトレードオフとなる。認証のエラー率を確保しつつ8倍程度のC&R空間拡大が可能となることを実データより示した。(2)は鍵再生成に用いるFuzzy Extractorの符号誤りの軟判定手法をさらに改良した新しい軟判定方式を提案した。これはCIS PUFのビット生成がふたつのばらつき出力の大小により決定しているという特徴を生かしたもの。二つの出力の差分値によりビット信頼度を推定でき、さらに正規分布を仮定して信頼度の精度を確率統計より求め、従来軟判定の信頼度の代用とする。

今回の提案で同等の鍵再生能力を得つつ、必要なメモリ量を少なくでき、個体別にビット信頼度を得る手間を省くことができ効率化できるという効果が得られる。(3)はばらつきを生み出すソースフォロワトランジスタのH.C.劣化寿命による経年劣化はないという結論を得た。ただし、加速実動作のデータからH.C.劣化とは逆方向のシフトによるビット反転の上昇が見られた。今後原因究明を進める。昨年同様、当研究に協力してもらえるCMOSイメージセンサ開発会社にCMOSイメージセンサ試料を提供いただいた。さらに個別Tr.の測定のためのTEG(Test Element Group)の提供を受け、測定環境も提供いただけた。ばらつきデータ取得後の計算環境はパソコン上でデータ処理を行いPUF機能を模擬計算している。昨年からのノウハウ蓄積によりデータ処理プログラムの充実化や、複数台のパソコンを用いて効率よくデータ処理を行うようにできた。その結果予定どおりの進捗を得ることができた。半導体センサのばらつきを利用して捏造できない画像・映像を得る手法の研究を行った。CMOSイメージセンサのばらつきのうち、画素毎に存在するソースフォロワートランジスタの特性ばらつきに注目し、そのばらつきを抽出する方法及び、そこから偏りのない1/0列を生成する方法を提案した。提案方法に沿って実際の2M画素CMOSイメージ(CIS)センサからばらつき抽出、1/0生成を行いPUF(Physical Unclonable Function)としての評価を行った。得られた1/0列の利用として、(1)チャレンジ&レスポンス(C&R)認証を想定し、その空間拡大の検討、(2)鍵利用を想定し、鍵再生成時の効率化の提案を行った。最終年度はPUF機能をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、必要なチップ面積の見積もりを行った。CMOSイメージセンサPUFとしての性能は既存の半導体PUFと比較しても劣らないユニーク性(チップ間ハミングディスタンス50%)、再現性(ビットエラー率1.6%)が得られた。PUF機能のC&R認証を行う場合、画素数に依存してC&R空間が制限される。そこで多ビット化を目的としてLehmer-Gray(LG)法を適用した。128bitでの認証を前提とした場合、LG法適用で約8倍のC&R空間が得られる見積もり結果を得た。PUF機能を鍵として利用する場合、鍵再生成としてエラー訂正が必要となる。各ビットのエラー確率が事前に分かれば軟判定手法を用いることが可能であり、本PUFはその出力特性よりビットエラーの起こしやすさを推定できるというメリットがある。これを活用した鍵再生手法を提案した。上記鍵再生成をCISチップに入れ込む想定でRTL設計を行い、追加面積を見積もった。前提条件、画素サイズ3um×3um、2M画素の場合、PUFの追加面積は0.78%と1%未満である結果を得た。