hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ粒子を用いたスラリージェットエロージョン法によるバイオフィルム除去技術の開発

培養後のバイオフィルムでは、バイオフィルムに含まれている細菌の影響で、RLU値が22432 RULと格段に大きいが、洗浄後はバイオフィルムが除去されたことで、RLU値が406 RULとなった。この時点では、バイオフィルムが物理的に除去されたのみで、洗浄箇所の滅菌は行われていない。洗浄後にUVを24時間照射した試料ではRLU値が13 RLUとなった。バイオフィルム除去後に残存していた細菌が、洗浄箇所の滅菌効果によって、死滅したためである。また、水接触角測定を行った。洗浄後の試料の水接触角と、洗浄後にUVを24時間照射した試料の水接触角を比較すると、水接触角は約22%減少し親和性が向上したことがわかった。さらに、AFMで洗浄面の粗さを測定したところ、非常に微細な表面粗さを有することがわかった。以上の結果から、スラリージェットエロージョン法によるバイオフィルム除去技術の開発の可能性を実証できた。工学研究を実行するにあたり、バイオ関連の文献等を参考にしながら、当初の計画通り実行できている。投射条件の選定にあたり、予想よりも短期間で、条件を設定できたため、計画より進展して進めることが可能になった。TiO2粒子の供試材料表面への効果これまでの結果から、滅菌効果の可能性が示唆された。さらに、投射によるTiO2粒子の供試材料表面への効果が期待されることから、その効果について調べる。これまでの結果の総括以上の結果を総括し、MSE法と紫外線照射によるバイオフィルム除去・滅菌方法を提案する。MSE試験によるバイオフィルム除去と紫外線照射滅菌条件・バイオフィルム用に改造したMSE装置を用いて、前年度までの計画で確定した投射条件でバイオフィルム除去を試行する。・除去された箇所に紫外線照射条件で滅菌を試行する。・滅菌レベルは、菌拭き取り検査機で定量化する。・完全除去・滅菌条件を確立する。除去されたバイオフィルムを含有するスラリー廃液の紫外線照射滅菌条件・除去されたバイオフィルムを含むスラリー廃液を滅菌するための、紫外線照射条件を明らかにする。・酸化チタン粒子量(スラリー濃度)と紫外線照射条件の関係を明らかにする。以上のことからスラリー廃液中の滅菌条件を確立する。学会への出張日程が所要のため予定より短くなり、少額の残金が生じた。実験や解析のための消耗品等の使用、研究代表者・分担者・MSE装置メーカーとの情報交換や研究成果を取りまとめるための打合せ旅費、本研究成果の発表やさらなる発展を視野に入れた分野開拓のための旅費に使用する。研究分担者の所属先変更に伴い、打合せ等の旅費を増やしたが、基本的な研究費の執行は、今後の研究の推進計画に合わせ実行する。バイオフィルムの除去のために必要な消耗品費、ならびに投射後の表面の分析費としても使用する。
新原理緩和発振オプトガルバニックレ-ザ-分光の基礎と応用

本研究は、新しい原理によって著しく検出感度の向上したオプトガルバニック分光自体の掘り下げを行う基礎研究と、それを細胞生物学に適用することを試みる応用研究の二つの課題に沿ったものであり、2年間の実験研究を行った。基礎部門では、当初考察の対象とした負グロ-プラズマ中におけるオプトガルバニック分光を陰極暗部、負グロ-、ファラデ-暗部および陽光柱全ての領域に拡大し、各放電部の特徴を、高度診断法によって吟味した。再現性の反復確認に時間を要するため、まだ論文投稿の段階に至っていないが、陰極暗部中でオプトガルバニック信号が反転する常識外の計測結果が得られているため新たな知見につながることを念じて、確認を急いでいる。応用部門では癌細胞に特定波長のレ-ザ-光を照射することにより、癌細胞自身が、もとの波長と異なった波長の蛍光を発するいわゆる自己蛍光(Autofluorescence)による癌細胞の分類に関する研究を開始した。この方法は、ラマン分光法に属する手法の一つであるが、塩化銀等の鉱物質からミルク、トマトジュ-ス等の生物質へと被測定源をかえ、スト-クス光を検出する実験が進んでいる。アンチスト-クス光の検出を一つの目標としており、鋭意、実験進行中である。プラズマに特定波長のレ-ザ-光を照射することにより、プラズマのインピ-ダンスが変化する。いわゆるオプトガルバニック現象は、従来、放電電圧あるいは放電電流の僅かな変化を検出することにより確認がなされてきたが、このような方法では雑音の中にうもれた信号をひろい出すような難しさがあり、ロックイン増幅器を用いるなど、現象の検出には格別の努力が必要であった。これに対し、電圧の微小変化を周波数に変換する緩和発振によるオプトガルバニック現象の検出法は従来の方式よりも2桁も感度のよい検出ができる。当初ネオン球を測定対象として米国スタンフォ-ド大学A.L.Shawlow教授との共同研究により開発された、この新しい方法を一般的なグロ-放電管に拡張し、陰極暗部、負グロ-、ファラデ-暗部、陽光柱の各プラズマ中における発光強度とオプトガルバニック信号の対比を行うことによって所期の興味深い結果を得た。すなわち発光強度が最大となる負グロ-プラズマ中でオプトガルバニック信号も最強となり、準安定準位密度、および各励起準位密度の空間分布を計測する際に効果を発揮することが示唆され、基礎実験のかためができた。本科研費により整備されたAr^+イオンレ-ザ-励起色素レ-ザ-の性能も本研究目的にかなった高性能のものであり、次年度に予定されているプラズマ計測、分光学的検証への準備が整った。
小胞体-ゴルジ体間小胞輸送における輸送小胞の運搬機構

小胞体で生合成された膜蛋白質や分泌蛋白質は、まずゴルジ体へ運ばれる。そこで糖鎖修飾などの成熟化を受けたあと、それぞれが局在するコンパートメントに選別され輸送される。小胞体からゴルジ体への輸送のメカニズムは次第に明らかになってきており、最近では、細胞辺縁部に位置するER exit siteから出芽したCOPII小胞同士が互いに融合して、より大きな膜構造であるVTCs(tubulo vesicular compartments)を形成し、VTCsが核近傍のゴルジ体に運ばれると考えられている。私は小胞繋留因子p115の機能をp115ノックダウン(KD)細胞を用いて:解析してきたが、その過程でCOPII小胞として出芽した膜構造のゴルジ体への運搬にp115が重要な役割を果たしていることを見いだした。p115の欠乏はゴルジ体の断片化を引き起こす。断片化したゴルジ体はVTCsやER exit sitesから独立して存在し、シスートランス構造を持つミニ重層ゴルジの形態を保っていることがわかった。p115KD細胞では微小管ネットワークに変化がないにも関わらず、その分断化したゴルジ体は抗微小管薬剤で処理した細胞のものと類似していた。更に、p115は抗Bicaudal-D抗体で共沈した。Bicaudal-Dは微小管モーター、dynein-dynactin複合体と相互作用することが知られている。これらの結果から、p115KD細胞では微小管モーター複合体と相互作用できないVTCsがER exitsites近傍でミニ重層ゴルジを形成していることが示唆された。p115は微小管モーター複合体とCOPII小胞由来VTCsの相互作用を進める役割を果たしていると考えられる。小胞輸送因子p115はゴルジ体層板間輸送に働くものとして発見された可溶性たんぱく質であるが、現在、小胞体-ゴルジ体間輸送、ゴルジ体層板間輸送、ゴルジ体形態維持に重要な役割を果たすと考えられている。小胞輸送因子P115をRNAi法を用いてノックダウンした細胞ではゴルジ体が断片化し、微小管は正常であるにも関わらず、その断片は本来ゴルジ体があるべき核近傍の微小管形成中心から離れた位置に散在していた。更にP115ノックダウン細胞にsiRNA耐性型P115cDNAをマイクロインジェクションしたところ、ゴルジ体は核近傍に再構築されたが、微小管重合阻害剤存在下では再構築は見られなかった。これらの結果からp115が小胞を微小管にそってゴルジ体に運搬する機能を持つ可能性が高まった。また、さまざまなp115変異体を用いてゴルジ体の再構築を観察したところ、小胞体からゴルジ体への運搬にはコイルドコイル領域が必要であることがわかった。この領域はSNAREおよびRab1と相互作用することが報告されており、両者の関与が考えられる。N末側ドメイン欠失型では核近傍へ移行するがゴルジ体の層板が長くならず、この領域は膜の融合に働くことが示唆された。小胞と微小管をつなぐ微小管側因子の候補として、ダイナクチン複合体の構成要素bicaudal-D(BICD)があげられ、BICD 1,BICD 2が知られているが、スプライスバリアントがそれぞれに複数存在し、それらの働きを区別することがまず必要である。現在それぞれのcDNAの単離および特異抗体の作成を進めている。

小胞体からゴルジ体への輸送のメカニズムは次第に明らかになってきており、最近では、細胞辺縁部に位置するER exit siteから出芽したCOPII小胞同士が互いに融合して、より大きな膜構造であるVTCs(tubulo vesicular compartments)を形成し、VTCsが核近傍のゴルジ体に運ばれると考えられている。ゴルジ体局在膜蛋白質giantinを指標にして、小胞輸送因子p115をノックダウンした細胞を詳細に観察すると、機能的にも形態的にもシスートランスの勾配を保った短い層板からなるゴルジ体がVTCs(マーカー蛋白質ERGIC-53)、ER exit sites(マーカー蛋白質sec13)と独立して、細胞全体にわたって散在していた。最近報告されたゴルジ体の成熟化モデルに照らし合せるとp115ノックダウン細胞では微小管モーター複合体と相互作用できないVTCsがER exitsites近傍でミニ重層ゴルジを形成すると考えられる。VTCs膜上にはp115が多量に存在することが確認されている。微小管モーター、ダイニンーダイナクチン複合体と相互作用するBicaudal-Dの局在について各スプライスバリアントにタグを付けたクローンを培養細胞に導入して調べたところ、細胞辺縁部、微小管と思われる構造および微小管形成中心に局在が観察されたが、p115の局在と一致するものはなかった。相互作用する時間が非常に短いことや、出発オルガネラ、目的オルガネラで結合状態を保っていないことなどの理由で、定常状態の細胞では共局在しているのを観察するのは難しいと考えられる。そこで、Bicaudal-Dに対する抗体を作製して免疫沈降したところ、少量ではあるがp115が共沈することがわかった。p115は微小管モーター複合体とCOPII小胞由来VTCsの相互作用を進める働きすることが示唆された。
次世代大型放射光SPring-8タンパク質結晶解析ビームラインの性能評価

次世代の大型放射光施設として,兵庫県・播磨科学公園都市に8GeVのエネルギーを持つSPring-8が建設され,タンパク質結晶解析用共同利用ビームライン(BL41XU)の利用が開始された.これまでに全く経験のない超高輝度高エネルギーX線を用いて,タンパク質結晶学の研究を遂行する場合,高エネルギーX線によるタンパク質結晶の急激な劣化・損傷の防止,測定時間の大幅な短縮に基づく二次元回折計の特性向上の必要性など,予想を超える実験上の問題が生じる可能性を否定できない.本研究では,SPring-8のタンパク質結晶解析用共同利用ビームラインを利用したタンパク質結晶からの回折強度測定を実際に行い,従来の放射光を利用したデータと比較検討することでその性能評価を行い,実際の利用で生じた諸問題の解決に取り組んだ.このビームラインにおける回折強度測定を、ラン色細菌Anacystis nidulansの光回復酵素,光合成細菌Chromatiumtepidumの反応中心複合体などの結晶を用いて実際に行った結果,次のようなことが明らかになった.1)強度,集光性など,ビームの特性は予想を上まわる優れたものであった.ラン色細菌の光回復酵素,光合成細菌の反応中心複合体のいずれでも2A分解能を越える回折が観測でき,これらは従来の放射光を用いた実験結果を凌ぐものであった.しかしながら,ビームラインの立ち上げ時の問題から,電子密度の質,最終構造を精密化した時の結晶学的R値などによる比較には至らなかった.2)放射線によるタンパク質結晶の急激な劣化の問題は深刻で,タンパク質結晶を凍結して行う極低温での測定は不可欠であり,凍結溶剤の検索など技術開発の重要性が再認識された.結論としては,Spring-8のタンパク質結晶学研究への有効性,重要性が明確になり,今後ビームラインにおける測定の自動化などの改良を行うことによって,その利用への重要性はさらに大きくなるものと思われる.次世代の大型放射光施設として,兵庫県・播磨科学公園都市に8GeVのエネルギーを持つSPring-8が建設され,タンパク質結晶解析用共同利用ビームライン(BL41XU)の利用が開始された.これまでに全く経験のない超高輝度高エネルギーX線を用いて,タンパク質結晶学の研究を遂行する場合,高エネルギーX線によるタンパク質結晶の急激な劣化・損傷の防止,測定時間の大幅な短縮に基づく二次元回折計の特性向上の必要性など,予想を超える実験上の問題が生じる可能性を否定できない.本研究では,SPring-8のタンパク質結晶解析用共同利用ビームラインを利用したタンパク質結晶からの回折強度測定を実際に行い,従来の放射光を利用したデータと比較検討することでその性能評価を行い,実際の利用で生じた諸問題の解決に取り組んだ.このビームラインにおける回折強度測定を、ラン色細菌Anacystis nidulansの光回復酵素,光合成細菌Chromatiumtepidumの反応中心複合体などの結晶を用いて実際に行った結果,次のようなことが明らかになった.1)強度,集光性など,ビームの特性は予想を上まわる優れたものであった.ラン色細菌の光回復酵素,光合成細菌の反応中心複合体のいずれでも2A分解能を越える回折が観測でき,これらは従来の放射光を用いた実験結果を凌ぐものであった.しかしながら,ビームラインの立ち上げ時の問題から,電子密度の質,最終構造を精密化した時の結晶学的R値などによる比較には至らなかった.2)放射線によるタンパク質結晶の急激な劣化の問題は深刻で,タンパク質結晶を凍結して行う極低温での測定は不可欠であり,凍結溶剤の検索など技術開発の重要性が再認識された.結論としては,Spring-8のタンパク質結晶学研究への有効性,重要性が明確になり,今後ビームラインにおける測定の自動化などの改良を行うことによって,その利用への重要性はさらに大きくなるものと思われる.
細胞の刺激応答におけるリン脂質分子種の役割

ホルモンなどの生理活性物質は細胞膜受容体を介して細胞内部に情報を伝達している。細胞がこのような刺激に応答する初期段階で膜リン脂質の代謝が亢進され、その生成物によって細胞内遊離カルシウム濃度の上昇がもたらされる。このような生成物にはセカンドメッセンジャ-として知られるIP_3やジアシルグリセロ-ルがあるが、本研究ではそれら以外に、アラキドン酸を結合したリン脂質分子種からのアラキドン酸の遊離及びその代謝物であるエイコサイノドのセカンドメッセンジャ-としての役割を解明することを目的とした。また、エンドサイト-シスにおける特定のリン脂質分子種の役割を示すことをも目的とした。ヒト血小板膜を構成するリン脂質分子種のうち、アラキドン酸を結合した分子種の水解が、血小板活性化の初期段階で重要な役割を果たしていることを定量的に示した。切り出されたアレキドン酸は直ちにトロンボキサンA_2に転換され、極めて低濃度(34nM)で細胞内遊離カルシウム濃度を上昇させることを見出した。そして、このカルシウム動員はカルシウムチャンネルブロッカ-であるジヒドロピリジン誘導体によって抑制された。このように、血小板の情報伝達過程におけるアラキドン酸結合リン脂質分子種の役割を解明することに成功した。また、一連のリン脂質代謝に必須であるホスファチジルイノシト-ル特異的ホスホリパ-ゼCをヒト血小板から無傷で純化することにも成功した。チャイニ-ズハムスタ-V79-UF細胞がEGFなどによって刺激を受けた時に形成されるエンドソ-ムは、そのものが由来した形質膜とは異なるリン脂質分子種組成を持つことを示すとともに、オレオイル/オレオイルリン脂質分子種の持つ役割の重要性を見出した。この発見はこの分野の研究に強いインパクトを与えるものである。(目的)ホルモンなどの生理活性物質は細胞膜レセプターを介して細胞内部に情報を伝達している.この時,膜脂質の代謝変化が重要な役割を果たしている.本研究では,細胞が刺激に応答する初期段階での膜リン脂質分子種の役割を質量レベルで定量的に解析することを目的としている.(成果)ヒト血小板膜では,ホスファチジルコリンを除くすべてのリン脂質の50%以上を占める分子種がアラキドン酸を含有している.トロンビンやコラーゲンによる刺激後のこれらの分子種の変化を定量的に調べた.トロンビン刺激では,ホスファチジルイノシトール,ホスファチジルコリン,ホスファチジルエタノールアミンのアラキドン酸含有分子種のみが選択的に水解した.一方,コラーゲン刺激では,細胞内のカルシウム濃度が基底状態でホスファチジルイノシトール分子種のみが水解した.これはホスホリパーゼCによるものであり,生成したジアシルグリセロールからアラキドン酸さらにはトロンボキサンB_2が生成した.このことはコラーゲンによる血小板凝集反応の初期段階では,リン脂質からのアラキドン酸の遊離が重要な役割を果たしていることを示唆しており,現在その機構の解明を行なっている.一方,チャイニーズハムスターV79ーUF細胞は血小板由来生長促進因子刺激に応答してエンドサイトシスを行なう.この時形成されるエンドソームは形質膜由来であるにも拘わらず,リン促質分子種のレベルが大きな差異があることを発見した.とくに,オクタデカモノエン酸を2モル含有する分子種量に違いがみられた.現在,このようなリン脂質分子種のエンドソーム形成に対する意義を調べている.(目的)ホルモンなどの生理活性物質は細胞膜受容体を介して細胞内部に情報を伝達する。この時、膜脂質の代謝が重要な役割を果している。本研究では、細胞が刺激に応答する初期段階における膜リン脂質分子種の役割を解明することを目的としている。

(成果)昭和62年度では、ヒト血小板膜を構成するリン脂質分子種のうちでアラキドン酸を結合した分子種の水解が、血小板活性化の初期に重要な役割を果していることを定量的に示した。昭和63年度では、切出されたアラキドン酸の生理的役割を解明した。アラキドン酸は直ちにトロンボキサンA_2に転換された。トロンボキサンA_2は極めて短時間内にB_2に転換されるために、安定なトロンボキサンA_2同族体であるSTA_2を用いて研究を行った。一般にトロンボキサンA_2はホスホリパーゼCを活性化させて、ホスファチジルイノシトール2リン酸を水解しIP_3を動員すると考えられている。そこで、STA_2による本酵素の活性化を調べたところ活性化に必要な1/2最大作用濃度は18nMであった。しかし、STA_2はそれよりも低い34nMで細胞内遊離カルシウム濃度を上昇させた。この上昇はカルシウムチャンネルブロッカーであるジヒドロピリジン誘導体で阻害された。一方、ホスホリパーゼCを十分に活性化しうる高濃度のSTA_2による細胞内遊離カルシウム濃度の上昇はこのブロッカーによって阻害されなかった。以上の結果から、低濃度のトロンボキサンA_2はホスホリパーゼCを活性化することなく直接カルシウムチャンネルに作用し、カルシウムを動員するが、高濃度のトロンボキサンA_2はホスホリパーゼCを活性化してIP_3を生成し、これによってカルシウムを動員するという2様効果をトロンボキサンA_2が有することを初めて明らかにした。(目的)ホルモンなどの生理活性物質は細胞膜受容体を介して細胞内部に情報を伝達するが、この時、膜リン脂質の代謝が重要な役割を果たしている。本研究では、細胞が刺激に応答した初期段階における膜リン脂質の役割を分子種レベルで解明することを目的としている。(成果)ヒト血小板のコラ-ゲンによる活性化は、アラキドン酸から転換されたトロンボキサンA_2による細胞質遊離カルシウム濃度の上昇によるものであることを分子レベルで解明してきた。本年度は、アラキドン酸含有リン脂質分子種からアラキドン酸が細胞質へ供給される過程で、最も重要な役割を果たしていると考えられるホスファチジルイノシト-ル特異的ホスホリパ-ゼC(PIーPLC)の性質を調べるために、ヒト血小板より純化を行った。従来、ヒト血小板のPIーPLCは67、70、120kDaなど多種類のものが存在することが報告されている。しかし、本研究ではSDSーPAGEで146kDa、ゲル濾過法で290、440kDaのPIーPLCの単離に成功した。この結果は、従来型のPIーPLCは純化操作中にプロテア-ゼの修飾を受けた可能性を示唆している。今回得た無傷と考えられる2、3量体の高分子型PIーPLCは細胞質に存在するが、細胞膜には存在しなかった。しかし、細胞膜には単量体が存在した。また、免疫学的には他の細胞に存在するPIーPLCα、β、γ、δなどの抗体とはクロスしなかった。従って、ヒト血小板PIーPLCは極めて特徴的なタンパク質であるといえる。以上、今回得た成果はヒト血小板活性化過程における膜リン脂質代謝に重大な貢献をするものといえる。
原子直視分析電子顕微鏡の低温観察装置の試作研究

本研究の目的は、加速電圧400KVの原子直視分析電子顕微鏡の低温観察装置を試作することである。このため大阪大学および日本電子社の400KV電子顕微鏡に容易に取り付けられ、その性能や構造を変化させないで動作するように特に工夫を行った。試料は、X-Y二軸方向に最高+10度傾斜できるようにした。またX線分析や二次電子走査像も得られるようサイドエントリーゴニオメータ方式を取ったが、この方式は、振動に極めて弱く、高分解能を得る構造にすることは難しい。これは不可能ではないが、当初の予算が半分に削られたため、構造の簡略化をはかり冷却温度30Kで分解能2.5nmの像が観察可能な装置を作った。また冷却温度20Kでは、振動が20nm位の大きさとなった。一方、原子を直視するためには、点分解能0.2-0.3nmを保証できるものでなければならない。高分解能がえられ温度が10K以下にすることができる超伝導レンズをもつ200KV電子顕微鏡の試料室を作った。試料とレンズは一体にして液体ヘリウムで冷やした。このため照射電子による熱上昇を無視すれば、液体ヘリウム温度4.2Kに冷却できるものになったが、これは温度を可変にすることは出来ず、ただ極低温にある試料の状態を研究できるものである。上記、二種類の試料冷却装置を作り超伝導材料【Nb_3】Snの温度変化やトリウムピロメリテート内のトリウム原子の電子照射による変化などをVTRに記録した。現在これらの装置の性能を更に向上させるための改良を行いつつある。尚、400KV原子直視分析電子顕微鏡は、近い将来、岡山理科大学に据え付け低温研究を低温研究グループとともに大規模に実施すべく大学及び文部省の協力を求めつつある。申請者達は結晶内原子、不純物原子、原子空孔等の動きを、直接原子レベルで観察しうる原子直視分析電子顕微鏡を開発し、原子の動きを実時間でTVや16mm映画に記録することに成功した。しかしこれらは、いずれも室温で強烈な電子線を照射してなされたため、試料温度を正確に制御したものではない。そこで本研究においては、試料内原子の挙動を、制御された温度のもとで観察しうる試料低温観察装置を試作することを目的とし、その第1段階として、可能な限り高分解能で、極低温で観察しうる装置をつくる。この装置を大阪大学原子直視分析電子顕微鏡に取付けることにより、液体ヘリウムを用いて、30K以下の温度に冷却しつつ、25Å以上の分解能で観察の行えるようにする。以上の目的のもとに、初年度、以下の研究を行った。1.装置は岡山理科大学、大阪大学および日本電子(株)の協力のもとに検討しつつ設計して製作された。2.10月中旬には、30Kに冷却しつつ25Åの分解能をもつ装置が試作できた。3.これの性能を向上されるよう、試料室部を更に冷却させるよう改良した。4.このようにして製作された試作装置は1月24日に納入され、20Kで25Åの分解能をもつことが確認された。以上により初年度の目標が達成されたことがわかる。次年度においては、これを用いて、照射損傷過程や不純物原子の挙動に基づく現象、超伝導材料等の動的観察が可能となるようにする。これには、照射電子量を低下させても高分解能観察を可能とすることと、低温試料ホルダーの分解能を更に向上させる必要がある。
振動下でも使用できる超高精度3次元形状計測技術の開発

振動下にある垂直走査型干渉計の光路差変化をレーザでリアルタイムかつ高速高精度に計測する手法を開発し,変化情報を基に一定の位相変化終了後毎にLED光を瞬間点灯させ干渉縞を撮影した.この手法で計測した形状結果を分析しさらなる高精度化には点灯&露光中に加わる振動もその影響を補正する必要を見出し,露光中の光路差変化履歴を基に振動影響を補正して位相を抽出する方法も開発し,その効果を実験で確認した.振動下にある垂直走査型干渉計の光路差変化をレーザでリアルタイムかつ高速高精度に計測する手法を開発し,変化情報を基に一定の位相変化終了後毎にLED光を瞬間点灯させ干渉縞を撮影した.この手法で計測した形状結果を分析しさらなる高精度化には点灯&露光中に加わる振動もその影響を補正する必要を見出し,露光中の光路差変化履歴を基に振動影響を補正して位相を抽出する方法も開発し,その効果を実験で確認した.本技術を開発するためには,干渉顕微鏡の光路差変化をnm精度でリアルタイム評価して,位相シフト条件を満足する瞬間に低コヒーレンス光源をフラッシュ点灯しその干渉像を2次元カメラに多数枚取り込む必要が有る.そこで波長473nmで100mWの小型DPSSレーザ光源を顕微鏡に組み込み,顕微鏡の光軸と同軸で測定対象面に当て,測定面のレーザ干渉像を高速ラインカメラで取込み,振動下にある測定対象粗面の垂直方向の位置変化をnm精度で測定できる高速手法を研究した.光路差変化に伴う光強度変化の最大・最小値を用いて位相の異なる2点の変化を規格化し,規格化された変化の和と差を再度規格化すると,位相変化を正確に評価できる.しかし粗面では光路差変化に伴いピンボケが大きく影響する.そこでレンズの焦点深度長の0.2倍程度の光路差変化毎に,ラインカメラの全画素を位相変化が近似的にcos型とsin型となる2つのグループに大まかに分ける.そこでの変化の符号を合わせた光強度の総和は,ピンボケ下でも個々の画素の強度変化が平均化され,最大・最小値は大きく変動しなかった,種々の粗さ試料のレーザ干渉像を取りこみ,高い光路差変化抽出精度を可能とする方法を追求した.その結果,得られる光路差変化は測定対象粗面の粗さの影響を受けること,しかしその影響はレーザ光学系のNA(開口数)を変えるとある値で低くなることが分かった.開発した方法を基に,FPGA(Field Programmable Gate Array)デバイスを組み込んだボードで高速ハード演算して,リアルタイムに光路差変化を出力するための機能の一部分もこれまでに開発した.垂直走査型白色干渉顕微鏡は広いダイナミックレンジを持ちながら微細な凹凸の高さにも極めて高感度であり,段差を有する物体表面の3次元形状を高精度に計測する場合に広く用いられている.しかしながら高さの違いに高感度である故に顕微鏡が置かれる環境の振動影響を非常に受けやすい.我々はこれまでに被測定面の一部が鏡面の時に,鏡面によるレーザ干渉像を利用して干渉計の光路差変化をリアルタイムで高精度に計測する技術を開発し,これを用いて一定光路差変化毎の白色干渉像のフラッシュ撮影を行い,振動環境下でも正しく位相シフトされた干渉像を取り込む手法を開発した.本研究では,干渉顕微鏡の視野全域が粗面の物体であっても光路差変化をリアルタイムで高精度に計測する技術を開発し,被測定面の鏡面粗面を問わず,物体表面の段差を含む3次元形状をより激しい振動環境下でも高速高精度に計測できる新しい基盤技術の開発を目的としている.以上の目的に沿って平成22年度では,1.粗面のレーザ干渉像をラインカメラを通してFPGAに取込んだ後, FPGA内で処理する手法を開発して改良し,高速高精度な光路差変化計測部を完成させた(雑誌論文2010年)2.高速高感度な2次元カメラを入手し, FPGAからのトリガー信号を基に,より激しい振動環境下でも最適な位相シフト条件で白色干渉像を撮影開始できるようにした3.撮影開始後の露光中の外部振動による干渉光強度変化に関して,この変化の3次元形状計測結果への影響を評価し,この影響を分析して露光中の振動影響を正確に補正する手法を開発した(雑誌論文2011年)4.新しい超高輝度な非コヒーレント光源を入手し,入射光学系の改良を行い白色干渉像の撮影時間の短縮を図った白色干渉の位相を利用する垂直走査型形状計測技術は,極めて高感度であり段差を持つ超精密加工面の3次元形状評価に広く用いられている.しかし外部振動に弱いと言う大きな問題があった.そこで本研究では振動環境にあっても精度を落とさずに高精度計測を可能とするための技術を開発し,幅広い分野での超高精度形状計測を実現するための基盤技術の確立を目的とした.平成23年度は以下のことを行った.1.突発的な振動が加わる環境下での超高精度形状計測法の研究これまでに,光路差の高精度リアルタイム計測法や,干渉像の露光開始時点制御技術,露光中に発生した突発振動の影響補正法をほぼ開発できた.今年度はこれらの機能を装置に組込んで突発的な外部振動を強制的に与えながら形状計測し,誤差を評価し残る問題点の改善を試みた.その結果,誤差を大きく低減できた.しかし小さな誤差がまだ残った.具体的には露光時間内(1ms中)に振幅100nmで幅0.5msぐらいの光路差変動を与えると測定結果にはP-Vで3nm前後の誤差が残る場合があった.

原因解明と除去に力を入れたが完全な解決には至っていない.2.ゆっくりとした大きな振幅の外部振動に合わせて,対物レンズ位置を制御する方法の研究大型加工品を対物レンズ近くで接触させずにホールドし,一部を拡大し3次元形状計測しようとすると大きな振幅振動が発生する.この振動に対して,対物レンズ位置を光路差計測情報を基に制御し光路差の時間変化を直線に近づけると,カメラの機能を緩和でき計測結果のSNの改善を図れる.この高速レンズ制御方法を開発できた。
細胞模倣膜ダイナミクス制御の物理・数学・化学

【研究概要】現在、我々は、各種生理活性物質(温感、冷感、ビタミン、各種カチオン、コレステロール、界面活性剤等)と生体モデル膜(細胞サイズリポソーム)との相互作用を解析し、その2次元(膜相分離構造)、3次元(膜構造)ダイナミクスを画像解析などの手法により詳細に解析し、生理応答と分子レベルでの膜相互作用について、考察を行っている。また、結果をもとに、数理モデルを作成し、さらには類似の機能を有する物質を化学合成する研究に取り組んでいる。【研究例:トコフェロールと膜相分離】(背景)現在、生体モデル膜と、各種生理活性物質との相互作用、相互作用による膜ダイナミクス(膜相分離構造、膜形態)の変化について、研究を行っている。ビタミンEはトコフェロール(toc)、トコトリエノール(toc3)の2つに分類されている。いずれも、食品に多く含まれる物質であり、抗酸化作用をもつことで知られている。tocは小胞体ストレスの関わる神経細胞死を抑制するが、toc3では抑制しない。このような機能の違いが生じる原因は明らかになっていない。生体膜はリン脂質を主成分とした二重膜構造であり、生体反応の場として重要である。小胞体膜はコレステロールをほとんど含まないため、細胞膜での相分離と違い、秩序固体相(solid-ordered(So) phase:飽和脂質に富む)が出現する。そこでビタミンEが膜相分離構造に及ぼす影響を明らかにすることを目的にしている。(結果)ビタミンEによりSo domainの形成が阻害されること、特に、tocはtoc3よりも大きく阻害することを明らかにした。一方、ビタミンEを加えても液体相分離構造の形成率(Lo、Ld domain)には変化がみられなかった。ドメインの界面に揺らぎが観察されたため、ビタミンEは液体相分離構造の形成に重要な線張力を低下させていることが考えられた。各種生理活性物質と膜相互作用を検討し、学会発表や論文発表も、積極的に行っている。これまで細胞膜を中心に研究を行ってきたが、現在は、小胞体膜など、細胞小器官をイメージした膜構造、さらには酸化コレステロールや脂質過酸化物など、老化をイメージしたモデル膜の作成にも取り組み、一定の成果が挙がっている。数理モデルは、結果を理解し、分子レベルでの相互作用をイメージするのに役立ち、共同研究レベルでは、膜結合物質の化学合成、機能解析も結果が出始めている。これまで通り、生体模倣膜を中心に、生物学のみならず、物理、化学、数学など多角的に膜ダイナミクスについて、研究を続ける。これまでは、疎水、親水性の相互作用にのみ着目していたが、3年目には、膜電位、そして荷電物質(金属イオン、ポリアミン等)と荷電脂質との相互作用が起こすダイナミクスを解析していきたい(一部、実施中)。さらに共同研究者とも密接に連携して、膜結合物質を種々合成し、すでに成功しているイオンチャネルだけでない、機能性の化合物のデザイン、合成、機能解析も進めていきたい。【背景】生体膜中には、飽和脂質とコレステロール(Chol)に富んだラフトドメインが形成されていることが示唆されており、シグナル伝達など機能発現の場としての働きがあると考えられている。モデル膜であるリポソームにおいても、ラフトドメインを模した液体秩序(Liquid-ordered, Lo)相を再現することができる。ラフトの重要な構成成分であるコレステロールは、活性酸素などにより7-ketocholesterolや7β-hydroxycholesterolといった酸化コレステロール(Oxy-Chol)へと変化する。酸化コレステロールは、生活習慣病との関連が指摘されているが、ラフトの安定性に及ぼす影響については、十分に理解されていない。そこで酸化コレステロール含有膜においてのラフトの安定性を考察した。【方法】不飽和脂質DOPC、飽和脂質DPPC、Chol、酸化コレステロール(7keto, 7β)を用いて静置水和法によりリポソームを作成、多成分脂質膜の相分離消失温度(Tmix)を測定し、ドメインの安定性を調べた。【結果・考察】7βは、濃度依存的に相分離構造形成を阻害することが分かった。一方、7-ketoはChol/7-keto=5:15,10:10,15:5では、Lo/Ld相分離が多く形成されていた。しかし7-keto単独ではドメイン形成をしないことが分かった。相分離消失温度(Tmix)の測定を行った結果、7-ketoを含んだ組成の方が、Tmixが上昇することが分かった。Cholと7-ketoが共存する場合に、相分離構造が7-ketoを含まない場合よりも安定化されることが示唆された。その他、冷感剤メントール、局所麻酔薬、化学合成したイオンチャネルについても、膜との相互作用を解析した。様々な生理活性物質について、細胞サイズリポソーム、核磁気共鳴法、各種機器分析法を組み合わせて、モデル膜の相分離構造に与える影響を調べることができている。また、人工的に合成したチャネルについても、膜との相互作用を解析した。今後、数理モデルやシミュレーションさらにLinactantの合成へと結び付けられるかが重要となる。

【研究例:トコフェロールと膜相分離】(背景)現在、生体モデル膜と、各種生理活性物質との相互作用、相互作用による膜ダイナミクス(膜相分離構造、膜形態)の変化について、研究を行っている。ビタミンEはトコフェロール(toc)、トコトリエノール(toc3)の2つに分類されている。いずれも、食品に多く含まれる物質であり、抗酸化作用をもつことで知られている。tocは小胞体ストレスの関わる神経細胞死を抑制するが、toc3では抑制しない。このような機能の違いが生じる原因は明らかになっていない。生体膜はリン脂質を主成分とした二重膜構造であり、生体反応の場として重要である。小胞体膜はコレステロールをほとんど含まないため、細胞膜での相分離と違い、秩序固体相(solid-ordered(So) phase:飽和脂質に富む)が出現する。そこでビタミンEが膜相分離構造に及ぼす影響を明らかにすることを目的にしている。(結果)ビタミンEによりSo domainの形成が阻害されること、特に、tocはtoc3よりも大きく阻害することを明らかにした。一方、ビタミンEを加えても液体相分離構造の形成率(Lo、Ld domain)には変化がみられなかった。ドメインの界面に揺らぎが観察されたため、ビタミンEは液体相分離構造の形成に重要な線張力を低下させていることが考えられた。各種生理活性物質と膜相互作用を検討し、学会発表や論文発表も、積極的に行っている。これまで細胞膜を中心に研究を行ってきたが、現在は、小胞体膜など、細胞小器官をイメージした膜構造、さらには酸化コレステロールや脂質過酸化物など、老化をイメージしたモデル膜の作成にも取り組み、一定の成果が挙がっている。数理モデルは、結果を理解し、分子レベルでの相互作用をイメージするのに役立ち、共同研究レベルでは、膜結合物質の化学合成、機能解析も結果が出始めている。【1】人工細胞膜を用いて、各種刺激・応答(温感、冷感、痛感、掻痒感など)を、膜ダイナミクスとして可視化、さらには、分子間相互作用を考察し、数理モデルを構築する。数理モデルを元にして、シミュレーションが可能かについて考察をする。【2】多成分二次元膜中の二次元相分離(側方相分離)を安定化する膜分子素子(Linactant)の分子設計について、候補化合物を設計、合成する。両親媒性分子の疎水部に無秩序液体相,秩序固体相に親和性の高い官能基等を部分的に導入し、DOPC/DPPC/コレステロール系の側方相分離の誘起(安定性強化)と秩序構造制御を試みる。これまで通り、生体模倣膜を中心に、生物学のみならず、物理、化学、数学など多角的に膜ダイナミクスについて、研究を続ける。これまでは、疎水、親水性の相互作用にのみ着目していたが、3年目には、膜電位、そして荷電物質(金属イオン、ポリアミン等)と荷電脂質との相互作用が起こすダイナミクスを解析していきたい(一部、実施中)。
電子の電気双極子モーメント探査にむけた高精度相対論的分子理論の開発

電子の電気双極子モーメント(電子EDM)は、宇宙の起源の謎を解くCP対称性破れを示す物理量として、その観測に期待が寄せられている。特に分子中の電子EDM観測に近年注目が集まっているが、測定値から電子EDMの値を抽出するためには、相対論的電子状態理論から有効電場という数値を計算することが必須である。本課題では、電子EDMのための相対論的分子理論として、高精度な4成分ディラック法による1,2電子励起結合クラスター法に基づいた有効電場を求める理論・プログラム開発を行った。さらに開発したプログラムを応用して、水銀ハロゲン分子が非常に大きな有効電場を持つことを明らかにし、新たな実験の候補分子を提案した。電子の電気双極子モーメント(EDM)は、CP対称性破れを示す有力な証拠である。約半世紀の間、原子を用いた分光実験で検出が試みられているが、未だ有限値としては求められておらず、誤差の値からEDMの上限値を評価している。近年では分子を用いた分光実験によるEDM探査が高感度であるため有力視されている。しかし観測値には相対論的電子状態理論でしか求まらない有効電場というパラメータが含まれるため、高精度な分子理論計算が必須となる。そこで本研究では、有効電場を高精度に求める理論・プログラムの開発を行い、多種の2原子分子の有効電場を計算する。当該年度においては有効電場に関する理論・プログラム開発が計画通り行われ、プログラムを初期段階として完成させた。YbF分子における有効電場に関して、高精度な基底関数、電子相関理論、相対論法を兼ね備えた理論計算を行い、論文を投稿中である。さらに高効率に計算を行えるようプログラムを並列化させ、他の分子に応用するのが今後の課題となっている。約半世紀の間、原子を用いた分光実験で検出が試みられているが、いまだ有限値としては求められておらず、誤差の値からEDMの上限値を評価している。近年では分子を用いた分光実験によるEDM探査が高感度であるため有力視されいてる。しかし観測値には相対論的電子状態理論でしか求まらない有効電場というパラメータが含まれているため、高精度な分子理論計算が必須となる。そこで本研究では、有効電場を高精度に求める理論・プログラム開発を行い、多種の2原子分子の有効電場を計算する。当該年度においては、まず開発した理論とプログラムに関する研究成果を学術誌に発表した。(Phys. Rev. A)そして開発したプログラムを用いて、SrF分子の永久双極子モーメントに関して実験値と比較を行い、本手法の有用性を示した。(Phys. Rev. A)さらに水銀を含む数種の分子の有効電場を計算することで、実験に適する新たな分子の提言を行った。(Phys. Rev. Lett.)またより電子数の多い系では計算コストが甚大になるため、プログラムの並列化を行い、複数コアを用いることで計算速度を速められるように改良した。初期的なテスト計算においては、8コアで並列化すると、計算時間が約半分にすることができるようになった。しかし計算機や対象分子によってまだ不安定な問題が残っており、インドのスーパーコンピュータであるCDACの技術者とともに改良を行っている。電子の電気双極子モーメント(EDM)は、CP対称性破れの有力な手がかりとして興味がもたれている。特に分子を用いた精密分光実験における電子EDM探査は、近年EDMの上限値を修正し、さらなる飛躍が期待されている。分子を用いた電子EDM観測のためには、分子固有の有効電場と呼ばれる理論値が必要であり、相対論を考慮した分子の電子状態理論を用いて求められる。昨年度は方法論を確立させた論文を報告したが、今年度は新たな分子の提案ということで、ハロゲン化水銀が実験に適するという提案をPhys. Rev. Lett.誌に発表した。さらに、電子EDM以外の常磁性分子が示すCP対称性破れとして、核と電子間に生じると予言されている、スカラー・擬スカラー(S-PS)相互作用が存在する。このS-PS相互作用で生じるエネルギーも、電子EDM実験と同じ観測から得られるため、電子EDM同様に興味が持たれている。またS-PS相互作用を解明するためには、Ws係数と呼ばれる理論値を計算する必要がある。本年はこのWs係数を求めるプログラム開発を行ってYbF分子に適応し、Phys. Rev. A誌に論文が掲載された。また開発したプログラムを用いて、アルカリ土類金属のフッ化物に関する永久電気双極子モーメント(PDM)を系統的に調べPhys. Rev. A誌に論文が掲載された。また有効電場やWs係数がどのようなメカニズムで特定の分子中で大きくなるのかは、分子軌道法の観点から論じられることがこれまでなかったが、そのような解析にも着手し、Hg分子がRa分子よりも大きな有効電場を持つ理由や、HgHの有効電場が大きい理由について、学会発表で議論を行った。これらの研究成果は論文投稿の準備中となっている。また本研究に関する招待講演を国際会議で3件、国内会議で1件本年度に行った。

本課題では、電子EDMのための相対論的分子理論として、高精度な4成分ディラック法による1,2電子励起結合クラスター法に基づいた有効電場を求める理論・プログラム開発を行った。さらに開発したプログラムを応用して、水銀ハロゲン分子が非常に大きな有効電場を持つことを明らかにし、新たな実験の候補分子を提案した。理論開発に関し、電子EDM実験対象として有力候補の一つであるYbF分子の有効電場計算を行い、Phys. Rev. A誌に論文が掲載された。また本手法を応用した研究として、SrF分子の永久電気双極子モーメント(PDM)の理論研究を行った。これは相対論的にも電子相関法的にも非常に高精度な本手法が、実験値のあるSrF分子のPDMをどれだけ再現するかを調べたものである。さらにハロゲン化水銀分子における有効電場の理論研究を行い、最近Phys. Rev. Lett.誌に採択された。特にHgCl,HgBr分子については、CP対称性破れの証拠となる電子EDM実験において新たな、そしてより強力な候補分子を提案することに成功した。このように、3本のコアとなる論文発表を行うことができ、大きく課題が進展したと考えている。引き続き多くのアプリケーションを行っていきたいと思う。理論化学まず並列化計算が安定的に行えるように、プログラムの改良を行う。さらに国内で電子EDMの測定が取り組まれている、FrSr分子とBiO分子について、有効電場を求める。またCP対称性破れを示す指標は電子EDM以外にも存在する。例えば核内のクォークと電子の相互作用であるスカラー・擬スカラー(SPS)相互作用があげられる。SPS相互作用に関しても、理論・プログラム開発を行い、電子EDMの有効電場同様、理論計算が必要となる増幅因子係数を求める。当初はプログラム開発だけでも2年間の歳月が必要かと思っていたが、プログラム開発とYbF分子のテスト計算も、初年度である当該年度だけで遂行することができた。得られた値の確かさを示す有効電場以外の物性値に対しても、実験値に対して8%以内の誤差で計算が再現された。したがって残された2年間で、今回作成したプログラムを用いることで、さらに多くの分子に対する応用計算が可能になると考えている。人件費を確保するため大きな物品を買わず、結果として5万円程度の差額が生じた。現在の課題としては、開発したプログラムを最高精度の方法で用いた場合に、計算時間が多くかかりすぎる問題がある。これは現在のプログラムを並列化処理ができるように拡張してゆくことで解決したい。並列化が可能となれば、スーパーコンピュータを用いて現在より16倍程度早く実行ができる予定である。これが可能になると、電子数がより多く手計算コストの高いFrSr分子や、候補となりうる2原子分子の網羅的な計算が実現できる。次年度の会計と合算して、人件費や旅費などに組み込む。予定していた国内出張を一件見合わせた。資料収集目的に用いる簡易的なノートPCの購入を予定している。
SNS利用におけるアプリケーション連携の認証誤用防止手法

スマートフォンの急速な普及とソーシャル・ネットワーク・サービス(SNS)の世界的な拡大に伴い,インターネット技術を活用した簡便なツールが,情報リテラシーの乏しい利用者層へも浸透し始めている.特に,毎回のログイン操作を省略してアプリケーションを自動的に連携する認証機能は,利用者がその仕組みを十分に理解していないと,個人情報やプライバシーに関する情報を第三者に漏えいする危険性がある.これに対し,本研究では,認証機能のリスクアセスメント,誤用検知技術,安全対策技術を新たに研究開発することを目的として着手した.平成28年度は,SSL/TLS,Cookie,OAuth認証を誤用することで発生する,アプリケーション利用者,サービス提供者,第三者の被害(盗聴,不正アクセス)を,ユースケースの抽出によって顕在化させた.研究成果は,電子情報通信学会ライフインテリジェンスとオフィス情報システム研究会(LOIS)および2017年電子情報通信学会総合大会において発表した.平成29年度は,アプリケーション利用者の視点からユーザ認証の研究に取り組み,友人関係が大学生のパスワード共有意識に与える影響の調査・分析を実施し,ウェアラブルデバイスを用いたユーザ認証を提案した.研究成果は,研究と議論の継続性を重視して,前年度と同様に,電子情報通信学会LOIS研究会で2件,2018年電子情報通信学会総合大会において4件発表した.平成30年度は,前年度の研究成果である友人関係が情報セキュリティ行動に与える影響を電子情報通信学会論文誌に掲載した.さらに,情報セキュリティリテラシーの測定手法とクレジット決済の阻害要因の探求に発展させ,2017年電子情報通信学会ソサイエティ大会において2件発表した.スマートフォンの急速な普及とソーシャル・ネットワーク・サービス(SNS)の世界的な拡大に伴い,インターネット技術を活用した簡便なツールが,情報リテラシーの乏しい利用者層へも浸透し始めている.特に,毎回のログイン操作を省略してアプリケーションを自動的に連携する認証機能は,利用者がその仕組みを十分に理解していないと,個人情報やプライバシーに関する情報を第三者に漏えいする危険性がある.これに対し,本研究では,認証機能のリスクアセスメント,誤用検知技術,安全対策技術を新たに研究開発することを目的として着手した.平成28年度は,SSL/TLS,Cookie,OAuth認証を誤用することで発生する,アプリケーション利用者,サービス提供者,第三者の被害(盗聴,不正アクセス)を,ユースケースの抽出によって顕在化させる.抽出したリスクは,情報セキュリティマネジメントの手法に従って,発生可能性と影響度に応じて,「リスク低減」「リスク保有」「リスク回避」「リスク移転」の4つに分類して評価した.研究成果は,電子情報通信学会ライフインテリジェンスとオフィス情報システム研究会(LOIS)および2017年電子情報通信学会総合大会において発表した.前者の発表題目は「OAuth認証を利用するSNSにおける認可のリスク」であり,OAuth認証における認証と認可の仕組みを整理し,アプリケーションがSNSと連携する際に,ユーザが不用意に認可してしまうことによるリスクに関する成果である.後者の発表題目は「腕時計型デバイスの取り外し検出手法の一考察」であり,腕時計型デバイスの加速度センサを用いて,デバイスの取り外し検出手法を実験により考察したものである.ウェアラブルデバイスを個人認証に活用する際に,その取り外しを検出することで,なりすまし防止が期待できる.平成28年度に実施したユースケースは,文献調査および仮想システムを構築して抽出した.リスクアセスメントでは,ユースケースに潜在するリスクを階層的に展開していくことで網羅的に抽出するRBS(Risk Breakdown Structure)を用いた.本手法で用いたRBSとリスクの4分類評価は,研究代表者が論文共著した「ビックデータを活用したサービスに関するリスクアセスメント[8]」で既に実績がある.今回の計画では,終盤で研究者相互によるクロスチェック工程を加えて,評価の精度向上を図った.スマートフォンの急速な普及とソーシャル・ネットワーク・サービス(SNS)の世界的な拡大に伴い,インターネット技術を活用した簡便なツールが,情報リテラシーの乏しい利用者層へも浸透し始めている.特に,毎回のログイン操作を省略してアプリケーションを自動的に連携する認証機能は,利用者がその仕組みを十分に理解していないと,個人情報やプライバシーに関する情報を第三者に漏えいする危険性がある.これに対し,本研究では,認証機能のリスクアセスメント,誤用検知技術,安全対策技術を新たに研究開発することを目的として着手した.平成28年度は,SSL/TLS,Cookie,OAuth認証を誤用することで発生する,アプリケーション利用者,サービス提供者,第三者の被害(盗聴,不正アクセス)を,ユースケースの抽出によって顕在化させた.研究成果は,電子情報通信学会ライフインテリジェンスとオフィス情報システム研究会(LOIS)および2017年電子情報通信学会総合大会において発表した.前者の発表は,OAuth認証における認証と認可の仕組みを整理し,アプリケーションがSNSと連携する際に,ユーザが不用意に認可してしまうことによるリスクに関する成果である.後者の発表は,腕時計型デバイスの加速度センサを用いて,デバイスの取り外し検出手法を実験により考察したものである.平成29年度は,アプリケーション利用者の視点からユーザ認証の研究に取り組み,友人関係が大学生のパスワード共有意識に与える影響の調査・分析を実施し,ウェアラブルデバイスを用いたユーザ認証を提案した.研究成果は,研究と議論の継続性を重視して,前年度と同様に,電子情報通信学会LOIS研究会で2件,2018年電子情報通信学会総合大会において4件発表した.これらの成果によりユーザ認証の誤った利用を解明し、防止する効果が期待できる.

平成28年度に実施したユースケースは,文献調査および仮想システムを構築して抽出した.リスクアセスメントでは,ユースケースに潜在するリスクを階層的に展開していくことで網羅的に抽出するRBS(Risk Breakdown Structure)を用いた.本手法で用いたRBSとリスクの4分類評価は,研究代表者が論文共著した「ビックデータを活用したサービスに関するリスクアセスメント」で既に実績がある.今回の計画では,終盤で研究者相互によるクロスチェック工程を加えて,評価の精度向上を図った.平成29年度は,アプリケーション利用者の視点からユーザ認証の研究に取り組み,友人関係が大学生のパスワード共有意識に与える影響の調査・分析を実施した.研究成果4件を電子情報通信学会のLOIS研究会および総合大会で発表した.また,平成28年度から基礎検討を始めたウェアラブルデバイスを用いたユーザ認証の実装提案2件も電子情報通信学会のLOIS研究会および総合大会で発表した.研究成果は学会発表し,公開できるレベルまで到達しているので,おおむね順調に進展していると考えている.スマートフォンの急速な普及とソーシャル・ネットワーク・サービス(SNS)の世界的な拡大に伴い,インターネット技術を活用した簡便なツールが,情報リテラシーの乏しい利用者層へも浸透し始めている.特に,毎回のログイン操作を省略してアプリケーションを自動的に連携する認証機能は,利用者がその仕組みを十分に理解していないと,個人情報やプライバシーに関する情報を第三者に漏えいする危険性がある.これに対し,本研究では,認証機能のリスクアセスメント,誤用検知技術,安全対策技術を新たに研究開発することを目的として着手した.平成28年度は,SSL/TLS,Cookie,OAuth認証を誤用することで発生する,アプリケーション利用者,サービス提供者,第三者の被害(盗聴,不正アクセス)を,ユースケースの抽出によって顕在化させた.研究成果は,電子情報通信学会ライフインテリジェンスとオフィス情報システム研究会(LOIS)および2017年電子情報通信学会総合大会において発表した.平成29年度は,アプリケーション利用者の視点からユーザ認証の研究に取り組み,友人関係が大学生のパスワード共有意識に与える影響の調査・分析を実施し,ウェアラブルデバイスを用いたユーザ認証を提案した.研究成果は,研究と議論の継続性を重視して,前年度と同様に,電子情報通信学会LOIS研究会で2件,2018年電子情報通信学会総合大会において4件発表した.平成30年度は,前年度の研究成果である友人関係が情報セキュリティ行動に与える影響を電子情報通信学会論文誌に掲載した.さらに,情報セキュリティリテラシーの測定手法とクレジット決済の阻害要因の探求に発展させ,2017年電子情報通信学会ソサイエティ大会において2件発表した.平成28年度に検討した評価に基づき,次年度に計画している誤用検知技術の要件定義を行う.また,次々年度に計画している安全対策技術の提言根拠とする.