hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
災害復興における多様な連携・協働を推進するシステムの構築に関する研究

多様な連携・協働を推進する「組織・人材」について、自治体間支援を重点的に研究した。東日本大震災や熊本地震を踏まえ、災害対策基本法が改正され、総務省が対口支援のスキームを構築するなどしたが、2018年の西日本豪雨災害では、支援が依然混沌とした状況に陥っている。課題や展望等を調査すべく、前年度に加え、東日本大震災に関わった山形県庁、宮城県多賀城市、西日本豪雨災害に従事した岡山県総社市、広島県坂町、愛媛県宇和島市、西予市、南海トラフ地震に向けた支援、受援を検討している徳島県庁、同美波町、鳥取県庁等でヒアリングを行った。これらを通して、「派遣職員の不足」「応援に係るニーズとシーズのミスマッチ」「派遣職員の資質」「任期付き職員の待遇」「十分でない受援力」「受入環境の整備」等に課題があることを明確にした。さらに、様々な人的支援の枠組みを、「職種」「派遣の仕組み・期間」「支援の体制」の観点から整理、分析した。その結果、支援システムを円滑に行う上で、「支援・受援自治体間の普段からの関係構築」「災害経験ある自治体職員の派遣」「支援力・受援力」の向上等が必要であることを考察した。「財源」では、翌年に震災後四半世紀を迎える阪神・淡路大震災における復興基金の役割を検証した。公的支援の限界に風穴を開けただけでなく、地方主導でコミュニティ、ボランティア、NGO/NPO等共助の活動を後押し、官民一体となって被災者支援を充実させるなど、今日の被災者支援策の原形を形成したことが確認できた。「制度」では、被災者総合支援法案の検討の中で、「応急救助」「生活保障・生活再建」「情報提供・相談業務・個人情報」「権利保障」について検討した。自治体間支援について、特に、規模の小さな基礎自治体や災害経験のない自治体にとって、災害時の支援システムの構築が不可欠である。その支援の全容や課題を明確にすることで、連携を強化させる上での方策を探ることができた。今年度研究をさらに発展させていく。また、連携・協働を推進する上で中間支援組織の重要な反面、その活動を持続させる財源の確保が依然大きな課題である。この点において、復興基金の役割の重要性が確認できた。これをベースに、復興交付金等他の財源の役割に関する研究につなげていく。制度においても、被災者総合支援の枠組みを検討する中で、連携や協働の方策に関する研究を進める。自治体間支援では、熊本地震の際の大分県(=幹事県)や、総務省が創設した災害マネジメント総括支援員制度のように、支援をコーディネートする役割が注目されている。30年度の調査をベースに、この点に関する研究を進める。民間組織については、西日本豪雨災害のような広域災害の場合、例えば、"JVOAD, Japan Volunteer Organization Active in Disaster"のような単体の中間支援組織だけでは、キャパシティの面からも十分でないことが課題として残った。複数の中間支援組織の連携・協働が必要であり、この点について、福島原発事故に伴う広域避難者支援に取り組む複数の中間支援団体間の連携を対象に、研究を進める。活動を持続させる上での組織や、それを支える財源や仕組み等の後方支援についても考察する。財源では、東日本大震災における復興交付金や復興基金の役割を中心に考察を深める。震災10年を迎えようとする中で、その後の仕組みについても提案できないか研究する。制度では、引き続き被災者総合支援法案の作成検討や改正災害対策基本法を検証するなかで、効果的な連携や協働のあり方について、研究を進める。これらの点を踏まえ、将来の南海トラフ地震や首都直下型地震といった巨大災害をはじめとした災害後の復興が円滑に推進されるよう、連携・協働のシステム構築のためのモデルを提示したい。「“行政"対“行政"(官ー官)」の連携について、東日本大震災被災地である宮城県庁、気仙沼市役所、南三陸町役場、及びカウンターパート方式による支援が注目された関西広域連合(事務局:兵庫県)での調査を行った。人的支援の状況を把握すべき人事セクションにおいても、直後の混乱期は全体像が見えなかったこと、時間の経過とともに全容を把握し支援、受援の双方において取りまとめの役割を果たしたこと、その一方で、土木や保健といった専門性が必要な人材確保については、主管部局がイニシアチブを取り国の省庁等と連携せざるを得なかった実態等が明らかになった。熊本地震についても、基礎自治体の受援力が問題となり、関西広域連合が人と防災未来センター等の研究機関と一体となって、そうした自治体の本部機能を支援したことがわかった。「“行政"対“民間"(官ー民)」の先進事例として、首都直下型地震での被害が想定される神奈川県平塚市で実施されている防災まちづくりの状況を調査した。同市内では、住民による防災グループが自治会や市役所等と連携し、避難訓練や研修等の取組に努めている。行政職員も含め、同じ市民としての長年の付き合いから、顔の見える関係が構築されていること、その上で互いに長所や弱点を認識し合っていること、来るべき首都直下型地震や旧東海地震への対策として、市役所職員が精力的に住民独自の防災活動に参加していること等が、連携の秘訣であることがわかった。連携・協働については、米国に先進事例が多いことから、地震災害等への備えに取り組んでいるワシントン州を調査した。

日本では災害後に連携を構築あるいは強化することが多いが、米国では連邦政府(FEMA)州政府、カウンティ、市役所、さらには、民間支援団体(NVOAD)が、災害前から連携方策を計画的にマニュアル化している点が顕著であった。特に単一自治体の人的資源に限りがあるなかで、災害時及びその後の自治体間の人的支援は不可欠な方策であると考えられる。東日本大震災を機にそうした支援が活発になる一方、将来の巨大災害に備え、どの様な点に課題があるかを明確にすることができた。また、官民連携において、基礎自治体における草の根ベースでの市民と行政との連携の取組みを把握することができた。さらに、連携・協働の先進事例のある米国では、巨大災害に備えた事前の取組みが、計画やマニュアル等を通して、システマティックに準備されている。そうした知見は、我が国の連携・協働を考察する上で大変有用なものと考えられる。多様な連携・協働を推進する「組織・人材」について、自治体間支援を重点的に研究した。東日本大震災や熊本地震を踏まえ、災害対策基本法が改正され、総務省が対口支援のスキームを構築するなどしたが、2018年の西日本豪雨災害では、支援が依然混沌とした状況に陥っている。課題や展望等を調査すべく、前年度に加え、東日本大震災に関わった山形県庁、宮城県多賀城市、西日本豪雨災害に従事した岡山県総社市、広島県坂町、愛媛県宇和島市、西予市、南海トラフ地震に向けた支援、受援を検討している徳島県庁、同美波町、鳥取県庁等でヒアリングを行った。これらを通して、「派遣職員の不足」「応援に係るニーズとシーズのミスマッチ」「派遣職員の資質」「任期付き職員の待遇」「十分でない受援力」「受入環境の整備」等に課題があることを明確にした。さらに、様々な人的支援の枠組みを、「職種」「派遣の仕組み・期間」「支援の体制」の観点から整理、分析した。その結果、支援システムを円滑に行う上で、「支援・受援自治体間の普段からの関係構築」「災害経験ある自治体職員の派遣」「支援力・受援力」の向上等が必要であることを考察した。「財源」では、翌年に震災後四半世紀を迎える阪神・淡路大震災における復興基金の役割を検証した。公的支援の限界に風穴を開けただけでなく、地方主導でコミュニティ、ボランティア、NGO/NPO等共助の活動を後押し、官民一体となって被災者支援を充実させるなど、今日の被災者支援策の原形を形成したことが確認できた。「制度」では、被災者総合支援法案の検討の中で、「応急救助」「生活保障・生活再建」「情報提供・相談業務・個人情報」「権利保障」について検討した。自治体間支援について、特に、規模の小さな基礎自治体や災害経験のない自治体にとって、災害時の支援システムの構築が不可欠である。その支援の全容や課題を明確にすることで、連携を強化させる上での方策を探ることができた。今年度研究をさらに発展させていく。また、連携・協働を推進する上で中間支援組織の重要な反面、その活動を持続させる財源の確保が依然大きな課題である。この点において、復興基金の役割の重要性が確認できた。これをベースに、復興交付金等他の財源の役割に関する研究につなげていく。制度においても、被災者総合支援の枠組みを検討する中で、連携や協働の方策に関する研究を進める。
イオン液体による有機結晶の溶解・析出プロセスの分子論的解明

本研究において,イオン液体によって促進される加工によって,分子層1層の垂直分解能,数ナノメートルの水平分解能をもつ有機半導体平坦界面の任意形状加工を実現した。さらに特筆すべき成果として,イオン液体を用いた電気二重層電界効果トランジスタにおいて,ホールが注入される電位印加状態において,構造欠陥を起点としてイオン液体中へルブレンの溶出が促進されることにより構造欠陥が除かれ,キャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成する現象を発見し,この過程で界面キャリア移動度が自然に上昇していくという新しい概念となり得る機構を提唱した。本研究は,イオン液体/有機半導体界面のAFM直接観察で申請者が見い出した,もっぱら“きれいな界面"で促進される界面有機分子の溶出現象の起源を明らかにするとともに,欠陥のないキャリア輸送界面を安価に創製するための方法へとつなげようとするものである。H26年度は,「1有機半導体溶出プロセスの電気化学FM-AFM(EC-FM-AFM)による分子分解その場観察による解明」,「2電気化学ポテンシャルによる界面溶出・析出プロセスの制御」の2つの課題に取り組み,3件の原著論文,26件の学会発表に加え,分子層1層の垂直分解能,数ナノメートルの水平分解能をもつ有機半導体界面の任意形状加工を実現し,その方法について特許1件を出願した。特に,我々が独自に開発した電気化学界面の顕微観測手法であるEC-FM-AFMを用いて,結晶内では等価な位相の異なる列のルブレン分子がイオン液体との界面では相互作用によってユニットセルは保ったまま非等価な構造として現れるのを高分解能観察で見出したこと,さらにこの界面構造の秩序性は,同じイオン液体が他の固体結晶との界面で形成する構造秩序とは異質なものであることをEC-FM-AFMによる界面フォーススペクトル解析で実証するとともに,分子動力学計算によっても対応する結果が導かれた。以上のように,本研究は溶出を起こす界面の局所環境の基礎的知見を得ることに加え,高精度の加工プロセスを提案する段階まで達している。H27年度は本研究課題の最終年度として,「電気化学ポテンシャルによる界面溶出・析出プロセスの制御」の課題に重点的に取り組んだ。高いホール移動度を有するルブレン有機半導体単結晶について,ホールが注入される電位印加状態において構造欠陥を起点とするイオン液体中への溶出が促進されることにより,キャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成し,電気二重層電界効果トランジスタにおけるキャリア移動度が上昇していくという新現象が確実なものであることを実証し,論文としてまとめた。従来にない全く新しい概念の創出であると位置づけられる。さらに,スパコンを用いた分子動力学計算による解析により,電極と接する界面イオン液体の分子配向や運動性を評価し,印加する電位の大きさと極性によって異なるきっかけにより秩序構造化が進行することを見出した。また,その構造化が及ぶ電極からの距離の違いが生まれる要因も分かってきた。これらの解析結果は,我々が開発した電気化学FM-AFMによる界面イオン液体の電位依存性を定性的に説明でき,その起源を明らかにした成果として論文発表を予定している。以上の成果について,招待講演,国際会議を含む7件の学会発表も実施した。電気化学ポテンシャルによって,イオン液体/有機半導体の界面における有機半導体分子の溶出を制御することで,有機半導体表面をイオン液体と接するだけでキャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成し,電気二重層電界効果トランジスタ(EDL-FET)におけるキャリア移動度が上昇していくという新現象が確実なものであることを実証し,論文としてまとめて発表(学術論文1報,学会発表7件)することができた。さらに,分子動力学計算による解析で,界面イオン液体の構造化要因が明らかとなり,界面溶出現象による理想界面の形成と併せて有機半導体を用いたEDL-FETの更なる性能向上を図る基盤が創出できた。本研究は当初H27年度までの予定であったが,それまでの成果をまとめて発表することを主な目的としてH28年度まで延長した。H28年度中に学術論文1件,総説3件を公開し,国際会議における招待講演を多数含む学会発表12件を実施した。スパコンを用いた分子動力学計算では,イオン液体と接する電極最表層に電荷を振り分けることにより界面に実効的な電位を印加する方法論をC60結晶などの有機半導体に適用する方法論を確立し,電極と接する界面イオン液体の分子配向や運動性を評価することで,印加する電位の大きさと極性によって異なる起源により秩序構造化が進行することを見出した。これらの解析結果は,我々が開発した電気化学FM-AFMによる界面イオン液体の電位依存性を定性的に説明できる。本研究の代表的な実績として,ルブレン有機半導体単結晶とイオン液体を用いた電気二重層FETの効率的駆動現象の解明がある。

ホールが注入される電位印加状態において,構造欠陥を起点としてイオン液体中へルブレンの溶出が促進されることにより構造欠陥が除かれ,キャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成することで界面キャリア移動度が上昇していくという新しい概念となり得る機構を提唱した。本研究において,イオン液体によって促進される加工によって,分子層1層の垂直分解能,数ナノメートルの水平分解能をもつ有機半導体平坦界面の任意形状加工を実現した。さらに特筆すべき成果として,イオン液体を用いた電気二重層電界効果トランジスタにおいて,ホールが注入される電位印加状態において,構造欠陥を起点としてイオン液体中へルブレンの溶出が促進されることにより構造欠陥が除かれ,キャリア輸送に理想的な界面が自動的に生成する現象を発見し,この過程で界面キャリア移動度が自然に上昇していくという新しい概念となり得る機構を提唱した。H26年度において,本研究は,我々が独自に開発した電気化学界面の顕微観測手法である電気化学FM-AFMを用いて,イオン液体との界面で特有の有機分子結晶からの分子溶出現象の起源を明らかにすること,さらに界面構造をナノメートルスケールで加工して有機半導体の機能を制御することを目指してきた。その結果,電気化学FM-AFMによる界面の分子単位より小さな構造変位の評価や溶出現象のその場解析を可能にした学術的成果(3件の原著論文と26件の学会発表)に加え,分子層1層の垂直分解能,数ナノメートルの水平分解能をもつ有機半導体界面の任意形状加工を実現し,その方法について特許1件を出願したことは予想以上の達成速度である。延長の理由通り,これまでの成果を論文にまとめ,発表する。研究で得られた最新の成果概要を世界に向けて発信している。表面物理化学界面でのイオン液体分子の構造化や溶出を促進する相互作用の起源については,引き続き電気化学FM-AFMを用いた界面局所構造観察および界面フォーススペクトル測定の実験的解析,分子動力学計算による界面シミュレーションによる計算科学的解析により理解を深める。さらに当初の研究計画通り,「3内殻からの光電子放出に伴う溶出促進過程の検討」にも取り組む。X線照射領域のイオン液体への溶出速度を圧倒的に高めることで,有機半導体の(X線ビーム径で決まる)加工を行う技術への結びつけようとする新たな試みである。以上の方針のもと,本研究最終年度の研究を推進する。当該研究で得られた結果について,論文投稿を準備しているが,得られた結果の一部を特許申請する可能性について検討している。当該研究での成果と分かる形で公表するために一部費用を特許申請後の論文投稿に使用したい。年度末近くでの納期の関係で,消耗品の購入を次年度当初に変更したためであり,計画上の大きな変更はない。論文投稿料および消耗品費として使用する。H27年度に当初予定していた通り消耗品の購入に充てる。
ソーシャルネットワークに基づくP2Pシステムに関する研究

Peer to Peer(P2P)システムにおいて、資源を提供せずに利用するだけのユーザの発生を抑止するために、実社会での関係を維持し非匿名型ネットワークであるソーシャルネットワークに着目し、そのようなネットワークをP2Pシステム上で実現するための必要な要素技術を明らかにした。また、提案した要素技術の有効性・効率性を実機またはシミュレーションにより評価した。Peer to Peer(P2P)システムでは、より多くのユーザが参加することにより、性能の飛躍的な向上が期待できる。しかしながら、資源を提供せずに利用するだけのユーザ(フリーライダー)が原因で、P2Pシステムが持つ潜在的な性能を十分に発揮できていないのが現状である。本研究課題の目的は、このフリーライダーに対処するために、ソーシャルネットワークに基づくP2Pシステムのための基盤ソフトウェアを確立することである。ソーシャルネットワークを活用しユーザの行動にある一定の責任を負わせることで、プリーライダーを抑止できると考えている。平成19年度に得た研究成果は以下の通りである。1. P2Pコンテンツ配信システムにおけるマッチメイキングの効率化を実現した。具体的には、P2Pネットワークに散在するコンテンツの断片を効率的および効果的に発見する機構を提案し、その有効性を示した。特にネットワークのコストを抑えながらコンテンツの断片を効率的に発見できるという特徴をもつ。この成果により本研究課題における基礎的なP2Pエンジンを確立することができた。2.従来までのP2Pシステムでは物理的な距離を意識してオーバーレイネットワークを構築することは困難であった。そこで、ノードの物理的な距離を考慮しながら、その距離に応じてオーバーレイネットワークを構築する手法を確立し、その手法の有効性を評価した。この成果は、ネットワーク上の物理的な距離だけにとどまらず、ソーシャルネットワーク上のユーザ間の距離などに利用することができ、ソーシャルネットワークを意識した効率的なP2Pネットワークを確立することができる。3. P2Pシステム上のノードの状態を効率的に監視できる手法を確立した。この手法はノードの変化を効率的に監視することができ、それら変化をイベントとして取り扱うことが可能である。この成果によりソーシャルネットワークの変化を捉えることが可能となり、ソーシャルネットワークのコンテキストを用いたP2Pシステムを構築することができる。ソーシャルネットワークを活用しユーザの行動にある一定の責任を負わせることで、フリーライダーを抑止できると考えている。平成20年度に得た研究成果は以下の通りである。1.ソーシャルネットワーク構築に欠かせない属性検索技術を提案した。本提案方式では、P2P型の検索方式を採用し、その効率的な管理技術および分散的検索技術を実現する。特に、検索技術では、属性のAND検索に着目し、そのような高度な検索をP2P上で効率よく実現できるように工夫している。具体的には、リザルトキャッシュをP2PDHT(Distributed Hash Table)上に実現し、他のユーザの検索結果をうまく活用できるようにしている。また提案方式の評価を実施し、その有効性を明らかにした。結果から、検索に必要な通信量を60%削減できることを示した。2. P2Pネットワーク上でマルチメディアを利用したソーシャルネットワークを構築するために、いくつかのネットワーク技術を提案した。まず無線ネットワーク上でマルチメディア通信を効率的に実現するスケジューリング方式を提案した。提案方式では特にストリーミング系のメディアを対象としており、ソーシャルネットワーク構築の促進に貢献できると考えている。次に、無線ネットワーク上で端末間の同期を効率的に実現する方式を提案した。提案同期機構を利用することにより、複数のメディアを制御でき、ユーザ間のコミュニケーションを促進できると考えている。また、これら二つの方式の有効性を確認するために評価を実施した。
カスタマイゼーション・サービスのジレンマに関する多変量解析

消費者は、カスタマイズ製品の購買経験の過小が異なれば、カスタマイゼーション・サービスが提供するカスタマイゼーションの幅に対するニーズについても異なる。それにもかかわらず、カスタマイゼーションを推進してきた企業は、その点を考慮に入れず、画一的なカスタマイゼーション・サービスを提供する傾向にある。本研究は、この現状を「カスタマイゼーションのジレンマ」と呼称し、その現状把握と、考えられうる打開策の立案を実施した。本事業にとって初年度にあたる本年度においては、本事業のテーマである「マスカスタマイゼーション」の批判的検討に際して、資料収集・情報収集を実施した。また、それにとどまらず、予備的な論文を執筆して、世に問うことによってフィードバックを得て、今後の残り2年間の方向づけを実施した。まず、幾つかの分析ツールを探索した。その1つは、市場志向研究であった。市場志向研究は、単に顧客の求めに応じて彼らの顕在的ニーズに合致した製品を開発・供給するシステムを志向する反応型市場志向の他に、顧客の側が求めるのではなく企業の側から提案することを通じて潜在的ニーズに合致することができるような製品を開発・供給するシステムを志向する「先行型市場志向」の重要性を主張している。この主張は、現状のマスカスタマイゼーションの問題点を浮き彫りにする。というのも、マスカスタマイゼーションは、通常、企業が顧客に提案し潜在的ニーズを満たしたマスプロ製品をベースとして、その一部の仕様変更を、顧客の側の「注文」に応じて行い、顕在的ニーズを満たすだけのシステムではないかと指摘しうるからである。この新しい分析視覚の是非に関して、初年度ではあるが、論文の形にまとめることを急いだ。まず、アイディアをまとめて日本語論文を執筆し、日本マーケティング学会誌『季刊マーケティングジャーナル』への掲載を実現させた。これをもって、マーケティング学者・実務家から有益な見解を得ることができた。さらに、英語でも論文をまとめ、隔年開催されるマスカスタマイゼーションに関する国際学会MCPCに投稿し、査読を経て学会報告権を得た。マスカスタマイゼーションを肯定的に捉える学会員の多い同学会において、大きな反響をもって迎えられるのと同時に、幾つかの改善点を抽出することもでき、本事業における二年目・三年目に繋がる知的前進をなすことに成功した。3ヶ年計画の中間年にあたる本年度においては、初年度に注目した「市場志向」に関してさらなる研究を進め、英文論文の形でまとめて国際学会に投稿し、フィードバックを得ることができた。さらに、第2・第3の研究実績として、市場志向以外に後述する2つの新たな切り口を導入し、こちらも国際学会において高い評価を得ることができた。第1に、市場志向研究という方向性に関して、先行型市場志向の重要性を説き、マスカスタマイゼーションは典型的に、反応型市場志向にしか対応していない点において、消費者の支持を得ることができないということを、アパレル業界に関して見出した。この分析結果は、GAMMA(世界商業経営学会連合)主催の国際ファッション経営学会にて発表権を得た。第2に、新たな分析視覚として、現行システムにおいてカスタマイゼーションの対象でない製品属性に光を当てるという切り口を見出し、それについての実証分析も展開した。より具体的には、自動車産業において、様々な部品がカスタムワークの対象であるが、自動車前面のライトおよびグリルという人間の目と口に喩えられて擬人化される重要パーツについてはそうではない。それに注目して、これらの部品の若干の仕様変更が消費者選好を大きく左右することを見出した。韓国マーケティング科学学会にて報告したところ高く評価され、学会賞を受賞した。第3に、もう1つの新たな分析視覚として、製品のカスタマイゼーションのみならず広告のパーソナライゼーションに着目した。広告のパーソナライゼーションは、注文を受けて行われるものではなく、顧客が必ずしも望むものではないという点で、本事業の主張に一致する主張が展開可能である。この点についても、早速、本年度中に実証分析を実施して論文にまとめ、最初は、マーケティング進化学会に、ついで世界最高峰の米国マーケティング協会にて発表権を得ることができた。つまり、経験の豊富な消費者は、様々な点で製品がカスタマイズ可能であることを企業に求める一方、経験に乏しい消費者は、大切な点のみ製品がカスタマイズ可能であることを企業に求める。それにもかかわらず、カスタマイゼーションを推進してきた企業は、その点を考慮に入れず、製品がカスタマイズ可能であるというベネフィットを標榜し、画一的なカスタマイゼーション・サービスを提供する傾向にある。これでは、経験に乏しい消費者にとっては、注文の煩わしさに苛まれて、カスタマイゼーションのベネフィットを享受できない。本研究は、この現状を「カスタマイゼーションのジレンマ」と呼称し、考えられうる打開策の立案を実施した。具体的には、第一に、カスタマイゼーションの対象となっていないパーツのカスタマイゼーションを実施する余地を探るという目的で、自動車の「顔」のカスタマイゼーションの可能性を探究した。第二に、カスタマイゼーションを煩わしいと感じる消費者のカスタマイゼーションを企業側がアシストする余地を探るという目的で、注文過程の中間段階において完成品イメージを企業側が提案するコンピュータ・システムの可能性を探究した。

第三に、製品カスタマイゼーションと並んで広く普及している広告パーソナライゼーション実務の障害となりうる広告忌避問題を解消する余地を探るという目的で、ウェブ上のパーソナライズ広告を視聴者が忌避する原因を探究した。各研究の成果は幾つかの論文にまとめて国際学会において報告し、ICAMA(アジア・マーケティング学会連合)においてHonorable Mention Award(奨励賞)とBest Paper Award(最優秀論文賞)を受賞した。消費者は、カスタマイズ製品の購買経験の過小が異なれば、カスタマイゼーション・サービスが提供するカスタマイゼーションの幅に対するニーズについても異なる。それにもかかわらず、カスタマイゼーションを推進してきた企業は、その点を考慮に入れず、画一的なカスタマイゼーション・サービスを提供する傾向にある。本研究は、この現状を「カスタマイゼーションのジレンマ」と呼称し、その現状把握と、考えられうる打開策の立案を実施した。本事業申請時当初において、2年目の計画は、実証分析に先立って、1つの分析モデルを構築することであった。しかしながら、実際には、1つのみならず3つの分析モデルを構築することができ、さらに、それらをそれぞれ実証分析に付し、予備的な形の小論ではあるものの英文論文としてまとめ上げて、国際学会に投稿する段階にまで漕ぎつけることができた。そして、それらは海外において高い評価を得ることができたわけであるから、計画以上の進展をなすことに成功したと自己評価しても差し支えはないであろう。マーケティング本年度は、計画を上回る飛躍的な成果を得ることができた。当初の目論見より研究に深さや広がりが生じたわけであるが、最終年度においては、それらのいずれについても着実な前進が図られるように、また、それぞれのトピックスについて詳しい内外の研究者との研究交流を維持しつつ、全ての論文と向き合って確実に肉付けを行うことによって、さらなる成果につなげたい考えである。本事業申請時当初において、初年度の計画は、研究の方法論的基盤となりうる研究分野の先行研究を整理・再吟味することであった。しかしながら、実際には、前頁において報告したとおり、先行研究を整理・再吟味するのみならず、仮説を立てて、便宜サンプリングではあるものの調査を実施して定量データを収集・解析して、いったん論文にまとめ、さらには、それを雑誌や学会において公に発表する段階にまで漕ぎつけ、国内外において一定の評価を得ることができたわけであるから、計画以上の進展をなすことに成功したと自己評価させていただきたい。「次年度使用額」数万円は、本年度末において、次年度開催学会への参加費を支払う予定であった金額である。参加費払い込み用のウェブサイトの開設が学会主催者の都合により遅れたため、本年度中の支払いが叶わなかった。本事業は、初年度から既に一定の成果を挙げたわけであるが、初年度の成果は、定量調査およびデータ解析を急いだ点において、さらなる研究の余地を有している。
メタボリックシグナリング:解糖系代謝中間体によるシグナル伝達の意義とメカニズム

メチルグリオキサール(MG)は解糖系から派生する代謝物である。しかしながらMGは、その反応性の高さからDNA、RNA、タンパク質などとin vitroでadductを形成することが報告されており、結果的に細胞機能に異常を引き起こすと考えられている。また、細胞内MGレベルの上昇は糖尿病やある種のがん(肺がんや大腸がん)などの疾患との関連が指摘されているが、そのメカニズムの詳細についてはほとんど明らかになっていない。その最大の理由は、MGの作用点とその作用機序がほとんど明らかにされていないことにある。私は、MGは単なる代謝中間体ではなく、シグナルイニシエーターとして細胞生理に対して積極的な役割を持ち、MGの代謝異常によって不必要、あるいは必要以上のシグナルが流れることで細胞機能が破綻し、種々の疾患が引き起こされるのではないかという作業仮説をたてている。そこで本研究課題では、高等真核生物のモデル系として確立されている酵母を用い、(1)MGが作用する標的分子の同定と(2)MGが引き起こす細胞応答機能の解明、ならびに(3)MGによる細胞機能障害の分子機序の解明を試みた。その結果、MGが酵母のp38MAPキナーゼホモログであるHog1やSpc1を活性化することを見いだした。さらに、MGの主要代謝酵素グリオキサラーゼIが欠損した分裂酵母変異株では、MGによるSpc1のリン酸化状態が長時間継続することを見いだし、その原因として、MGがSpc1を脱リン酸化するプロテインホスファターゼを阻害することで、Spc1のダウンレギュレーションを抑制していることを明らかにした。そこで本研究解題では、高等真核生物のモデル系として確立されている酵母を用い、(1)MGが作用する標的分子の同定と(2)MGが引き起こす細胞応答機能の解明、ならびに(3)MGによる細胞機能障害の分子機序の解明を試みる。平成17年度では、MGが分裂酵母のp38 MAPキナーゼホモログであるSpc1を活性化することを見いだした。その活性化は、Spc1 MAPキナーゼ系の機能的上流に位置するセンサーキナーゼPhk1、Phk2、Phk3を破壊した株や、リン酸リレータンパク質Spy1を破壊した株でも観察された。しかしながら、レスポンスレギュレーターMcs4を破壊すると応答しなくなったことから、従来知られている経路とは異なったタンパク質によってMGがセンシングされていることが強く示唆された。また、出芽酵母からMG感受性変異株を27株取得した。それらについて、グリオキサラーゼI遺伝子欠損との合成致死性が見られるかどうかについて検討を進めている。一方、グリオキサラーゼI欠損株のMG感受性を抑圧する変異株を取得した。現在、当該株の遺伝学的な解析を進めている。

その最大の理由は、MGの作用点とその作用機序がほとんど明らかにされていないことにある。私は、MGは単なる代謝中間体ではなく、シグナルイニシエーターとして細胞生理に対して積極的な役割を持ち、MGの代謝異常によって不必要、あるいは必要以上のシグナルが流れることで細胞機能が破綻し、種々の疾患が引き起こされるのではないかという作業仮説をたてている。そこで本研究解題では、高等真核生物のモデル系として確立されている酵母を用い、(1)MGが作用する標的分子の同定と(2)MGが引き起こす細胞応答機能の解明、ならびに(3)MGによる細胞機能障害の分子機序の解明を試みる。平成17年度では、MGが分裂酵母のp38 MAPキナーゼホモログであるSpc1を活性化することを見いだしていたが、平成18年度ではMGの主要代謝酵素グリオキサラーゼ1が欠損した株では、MGによるSpc1のリン酸化状態が長時間継続することを見いだした。In vitroでの解析の結果、MGはSpc1を脱リン酸化するプロテインボスファターゼを阻害することで、Spc1のダウンレギュレーションを抑制していることを明らかにした。また、昨年度、出芽酵母から単離したMG感受性変異株について解析を進めた結果、クラスリンをコードするCHC1やCLC1、PI3キナーゼをコードするVPS34、その制御因子VPS15等のメンブレントラフィックに関連する遺伝子の欠損株が多く取得されていた。そこで、MGとメンブレントラフィックとの関係について現在、解析を進めている。メチルグリオキサール(MG)は解糖系から派生する代謝物である。しかしながらMGは、その反応性の高さからDNA、INA、タンパク質などとin vitroでadductを形成することが報告されており、結果的に細胞機能に異常を引き起こすと考えられている。また、細胞内MGレベルの上昇は糖尿病やある種のがん(肺がんや大腸がん)などの疾患との関連が指摘されているが、そのメカニズムの詳細についてはほとんど明らかになっていない。平成1718年度では、MGが分裂酵母のp38MAPキナーゼホモログであるSpc1を活性化すること、さらにMGの主要代謝酵素グリオキサラーゼIが欠損した株では、MGによるSpc1のリン酸化状態が長時間継続することを見いだし、その原因として、MGがSpc1を脱リン酸化するプロテインホスファターゼを阻害することで、Spc1のダウンレギュレーションを抑制していることを明らかにした。
熱産生ホルモンに着目した保健機能食品による隠れ肥満解消方法の解明

運動不足による肝内脂肪の増加により生じた、熱産生ホルモンFibroblast growthfactor 21 (FGF21)の抵抗性が隠れ肥満の原因であることが示唆されている。従って、肝臓の脂質代謝を高める保健機能食品によりFGF21抵抗性を改善することで、隠れ肥満の解消につながることが期待できる。本研究は脂肪肝モデル動物を用いて、1肝内脂肪の増加が内臓脂肪におけるFGF21抵抗性につながることを解明し、2肝脂質代謝を高める機能食品成分(大豆タンパク質など)がFGF21抵抗性を改善する効果を検証する。さらに食事介入試験により、3機能性食品によるFGF21抵抗性の改善作用を証明することで、隠れ肥満の原因を食事により解消する方法を明らかとする。本研究計画では、まず脂肪肝を示す動物実験を用いて、血中FGF21濃度および関連遺伝子発現解析を行い、肝内脂肪の増加が脂肪組織に及ぼす影響を検証した。検証の結果、肝内脂肪の増加に伴う血中FGF21濃度の増加が、内臓脂肪組織における熱産生の亢進につながらないことを明らかとした。さらに肝脂質代謝を高める大豆タンパク質が、FGF21代謝に及ぼす影響を検証したところ、肝内脂肪の増加により生じる血中FGF21分泌リズムの欠失が、大豆タンパク質摂餌により抑制されることを証明した。加えて、大豆タンパク質を摂餌したマウスにおいて、内臓脂肪蓄積が抑制されることを明らかとしている。これらの研究結果は、脂肪肝に起因するFGF21代謝異常が、内臓脂肪蓄積(隠れ肥満)と関係することに加えて、肝脂質代謝を高める食品を摂取することが、隠れ肥満の解消に役立つ可能性を示唆している。本研究計画の進捗状況は、概ね予定通りである。これまでに、脂肪肝を示す実験動物を用いた検証実験により、肝内脂肪の増加に伴う血中FGF21濃度の増加が、内臓脂肪組織における熱産生の亢進につながらないことを明らかとしている。加えて、肝脂質代謝を高める大豆タンパク質が、FGF21抵抗性を改善する効果の検証を行い、肝内脂肪の増加により生じるFGF21分泌リズムの欠失が、大豆タンパク質摂餌により抑制されることと、内臓脂肪の蓄積を予防することを明らかとしている。現在、これらの研究成果について、学会発表ならびに論文発表の準備を進めている。また実験動物を対象とした検証において、FGF21代謝が大豆タンパク質摂取と関係している可能性が示唆されたことから、健常者、脂質異常症患者、および一型糖尿病患者を対象とした血中FGF21濃度解析ならびに食事調査を行い、食事に占める大豆タンパク質摂取量が血中FGF21濃度に及ぼす影響について検証を行っている。現在、取得したデータについて解析を実施しており、研究成果が揃い次第、学会発表ならびに論文発表を進めていく予定である。これまでの我々の研究成果から、脂肪肝により生じたFGF21代謝異常が隠れ肥満と関係する可能性が示唆された。今後、ヒトを対象として、機能性食品がFGF21およびエネルギー代謝に及ぼす影響を検証することにより、具体的な隠れ肥満を予防・解消する栄養学的手法を明らかとすることを目指す。研究最終年度である本年は、ヒトを対象とした食事介入試験を予定しており、既に倫理委員会における審査を受けている。本研究は、肝脂質代謝を高める機能食品成分が、血中FGF21濃度および体脂肪分布に及ぼす影響を明らかとすることに加え、サーモグラフィーを用いて褐色脂肪活性を測定することで、エネルギー消費量の増加が生じる部位について検証を行う。本研究成果は、代謝性疾患の主な原因の1つである内臓脂肪蓄積へ対抗する手段を解明することにより、機能性食品の利用の促進ならびに疾病予防につながる知見となることが期待される。研究計画初年度は、非肥満の肝内脂肪の増加が血中FGF21濃度、熱産生および体脂肪分布に及ぼす影響を検証し、さらに高血中FGF21濃度を予防・改善する保健機能食品成分の探索を行った。どちらの研究課題においても脂肪肝誘導ならびに長期間の食事管理が必要だったため、実施には実験動物を供した。非肥満の脂肪肝を示す脂肪肝誘導食を摂餌させたラットを用いて、血中FGF21濃度、エネルギー消費量および内臓脂肪重量について解析を行った。実験の結果、脂肪肝誘導によりラットの血中FGF21濃度は高い値を示し、エネルギー消費量は低い値を示すことが明らかとなった。また腹腔内脂肪重量に占める腸間膜脂肪重量の割合においても、脂肪肝誘導群はコントロール群と比較して有意に高い値を示した。これらの結果は、非肥満であっても脂肪肝によりFGF21代謝障害およびエネルギー消費量の低下が生じ、内臓脂肪蓄積につながる可能性を示唆するものである。現在、摘出した肝臓を用いた遺伝子発現解析などを実施し、メカニズムの解析に努めている。FGF21代謝亢進作用を持つ大豆タンパク質が血中FGF21濃度、エネルギー消費量および内臓脂肪重量に及ぼす影響を検証した。脂肪肝を誘導するために高脂肪・高スクロース食としたことで、コントロール群は明らかな肥満型および脂肪肝を示した一方で、大豆タンパク質を摂餌させたマウスは低い肝内脂肪量および内臓脂肪重量を示した。また大豆タンパク質群は血中FGF21濃度の明暗期の変化量および明期のエネルギー消費量がコントロール群と比較して有意に高い値を示すことが認められた。これらの結果は、大豆タンパク質がFGF21代謝障害および内臓脂肪蓄積の予防・改善作用に働く可能性を示唆している。解析途中ではあるものの、研究計画初年度における目的はおおよそ達成出来ていると考えられる。

今後、解析結果を学会および論文発表することによる研究成果のアウトプットに加え、本年度の成果を基盤としてヒト介入試験を計画・実施していくことを予定している。運動不足による肝内脂肪の増加により生じた、熱産生ホルモンFibroblast growthfactor 21 (FGF21)の抵抗性が隠れ肥満の原因であることが示唆されている。従って、肝臓の脂質代謝を高める保健機能食品によりFGF21抵抗性を改善することで、隠れ肥満の解消につながることが期待できる。本研究は脂肪肝モデル動物を用いて、1肝内脂肪の増加が内臓脂肪におけるFGF21抵抗性につながることを解明し、2肝脂質代謝を高める機能食品成分(大豆タンパク質など)がFGF21抵抗性を改善する効果を検証する。さらに食事介入試験により、3機能性食品によるFGF21抵抗性の改善作用を証明することで、隠れ肥満の原因を食事により解消する方法を明らかとする。本研究計画では、まず脂肪肝を示す動物実験を用いて、血中FGF21濃度および関連遺伝子発現解析を行い、肝内脂肪の増加が脂肪組織に及ぼす影響を検証した。検証の結果、肝内脂肪の増加に伴う血中FGF21濃度の増加が、内臓脂肪組織における熱産生の亢進につながらないことを明らかとした。さらに肝脂質代謝を高める大豆タンパク質が、FGF21代謝に及ぼす影響を検証したところ、肝内脂肪の増加により生じる血中FGF21分泌リズムの欠失が、大豆タンパク質摂餌により抑制されることを証明した。加えて、大豆タンパク質を摂餌したマウスにおいて、内臓脂肪蓄積が抑制されることを明らかとしている。これらの研究結果は、脂肪肝に起因するFGF21代謝異常が、内臓脂肪蓄積(隠れ肥満)と関係することに加えて、肝脂質代謝を高める食品を摂取することが、隠れ肥満の解消に役立つ可能性を示唆している。本研究計画の進捗状況は、概ね予定通りである。これまでに、脂肪肝を示す実験動物を用いた検証実験により、肝内脂肪の増加に伴う血中FGF21濃度の増加が、内臓脂肪組織における熱産生の亢進につながらないことを明らかとしている。加えて、肝脂質代謝を高める大豆タンパク質が、FGF21抵抗性を改善する効果の検証を行い、肝内脂肪の増加により生じるFGF21分泌リズムの欠失が、大豆タンパク質摂餌により抑制されることと、内臓脂肪の蓄積を予防することを明らかとしている。現在、これらの研究成果について、学会発表ならびに論文発表の準備を進めている。また実験動物を対象とした検証において、FGF21代謝が大豆タンパク質摂取と関係している可能性が示唆されたことから、健常者、脂質異常症患者、および一型糖尿病患者を対象とした血中FGF21濃度解析ならびに食事調査を行い、食事に占める大豆タンパク質摂取量が血中FGF21濃度に及ぼす影響について検証を行っている。現在、取得したデータについて解析を実施しており、研究成果が揃い次第、学会発表ならびに論文発表を進めていく予定である。次年度は、ヒトを対象とした観察・介入研究を予定している。
MRIによる膝関節の3次元運動解析法の構築

MRIは軟骨や靱帯などの軟部組織の情報を3次元で取得できる検査手法である.軟骨のすり減りや靱帯の損傷が関節の痛みの原因になるため,バイオメカニクスの解析として軟部組織を評価することが必要である.光学カメラやX線を用いた運動解析における軟部組織の評価は骨運動を基準にした推定により行われてきたが,軟部組織を直接評価する方法が求められていた.本研究ではMRIの2D multi slice cineの連続撮像を応用した新しい3次元運動解析の手法を構築する.本手法は3次元の運動解析に加え,軟部組織が評価できる.また,構築する手法は様々な関節運動に応用可能である.MRIは軟骨や靱帯などの軟部組織の情報を3次元で取得できる検査手法である.軟骨のすり減りや靱帯の損傷が関節の痛みの原因になるため,バイオメカニクスの解析として軟部組織を評価することが必要である.光学カメラやX線を用いた運動解析における軟部組織の評価は骨運動を基準にした推定により行われてきたが,軟部組織を直接評価する方法が求められていた.本研究ではMRIの2D multi slice cineの連続撮像を応用した新しい3次元運動解析の手法を構築する.本手法は3次元の運動解析に加え,軟部組織が評価できる.また,構築する手法は様々な関節運動に応用可能である.
二環性ベータ-プロリン誘導体オリゴマーの規則構造制御と機能化研究

β-プロリンを構造固定化したミミック(模倣体)として、二環性の7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン骨格を基本構造とするβ-アミノ酸を設計・合成し、そのオリゴマーが溶液中でトランスアミド体のみを有する規則構造を取ることを示した。また、シスアミド体を選択的に取る二環性β-アミノ酸2量体を架橋することで、シス-トランス異性化平衡を動的に制御することに成功した。(1)堅牢なトランス体アミドヘリックス構造の創製:二環性の7ーアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン骨格の橋頭位に置換基を導入することでトランスアミド体を選択的に取るβーアミノ酸の合成を達成した。構造解析の結果、ホモオリゴマーはトランスアミド構造をとり、温度変化にも安定なことが分かった。(2)分子動力学計算による規則構造構築メカニズムの解明:三級アミドで連結されたオリゴマーはアミドのシス体とトランス体の平衡混合物となるため、その溶液構造は複雑となる。本研究者らの報告した三級アミド連結二環性βーアミノ酸オリゴマーは、鎖長依存的な規則構造の形成を示唆する円二色性(CD)スペクトルを示す。この現象を分子動力学計算を用いて調査した。単量体のアミド平衡の実験データを再現する独自のパラメータを設定し、biased sampling法を行い広範囲の構造探索を実現した。結果、鎖長が長くなるにつれてトランスアミド体の比が増えることが示唆された。(3)架橋によるアミドのシスートランス平衡の制御:以前本研究者らが報告したシスアミド型のオリゴマーは4量体までNMR解析されているが、より長鎖のオリゴマーに関して、詳細な溶液構造(ヘリックスのピッチや1ターンに要する残基数)を実験的に明らかにする必要があると考えた。ヘリックスのターンをまたいだ架橋化により、近傍の残基やその距離を調べることとした。モデル実験として、2量体の橋頭位の側鎖に末端アルケンを導入しこれを閉環メタセシス反応に付し、種々の残基間架橋生成物を得た。すると、原料の非架橋体では見られなかったトランスアミド体が観測された。これは、架橋によりシス体ートランス体のエネルギー差が減少したことにより、本アミドの動的なシスートランス異性化平衡が観測されたという興味深い事実を示している。さらに、トランス体の比は架橋鎖が短いものほど高い傾向が見られた。本研究では、水中で、短鎖ペプチドにて安定な規則構造をとるアミド・チオアミド連結オリゴマーの創製を目的として、二環性骨格を有するβ-アミノ酸の合成を行った。二環性骨格の橋頭位への置換基導入により、アミド結合のシス-トランス平衡を一方に偏らせ、安定な規則構造を構築することを狙いとした。(1)堅牢なトランス型アミドヘリックス構造の創製:近年当研究者らは4位置換アミノ酸ペプチドを合成し、これが水中でシスアミド型構造をとることを明らかにした。本研究課題では、トランスアミド型構造の創製を目的として、本二環性骨格の2個の橋頭位のうち片方の1位に置換基を導入したアミノ酸の合成を行った。合計19ステップで、目的とする、キラルな1位置換βーアミノ酸の合成を達成した。NMR解析の結果、本アミノ酸の2量体ペプチドはトランスアミド型構造を選択的にとることが分かった。(2)二環性ペプチドのチオペプチド化の検討:オリゴマーの連結単位をアミド結合からチオアミド結合に変換することで、シス-トランス平衡の移動による構造変化を期待し、本研究を開始した。今までに合成法が確立されているシスアミド型二環性βーアミノ酸をチオアミド基で連結したチオペプチドの合成を試みた。まず、アミドペプチドを合成しLawesson試薬およびその類似試薬を用いてアミドからチオアミドへの変換を試みたが、橋頭位置換基の存在による立体障害により、目的物は得られなかった。次に、単量体アミノ酸をチオカルボン酸誘導体に変換し、これを活性化してもう一方の単量体と連結する種々の手法を試みたが、チオカルボン酸誘導体の不安定性、または連結反応の際の立体障害により目的物は得られなかった。今後さらに検討を行う予定である。(3)分子動力学計算による規則構造構築メカニズムの解明:非天然アミノ酸の分子動力学計算に必要なパラメータや計算条件を明らかにした。23年度の当初の計画内容である、トランスアミド型ヘリックスの創製に必要なオリゴマーの合成、チオアミドの合成研究および分子動力学計算はすでに検討しており、24年度の研究に必要な基礎検討は終了した。また、上記の研究実績には記載されていないが、二環性骨格を持つニトロソアミンの光照射による一酸化窒素放出研究も展開中である。(1)堅牢なトランス型アミドヘリックス構造の創製:引き続きトランスアミド型ヘリックスの創製を目的にオリゴマー合成を行い、結晶中および溶液中の構造解析を行う。(2)シスアミド型ヘリックスの詳細な溶液構造の調査:

分子動力学計算を用いた検討などから、シスアミド型のオリゴマーは4量体までNMR解析されているが、より長鎖のオリゴマーに関してもその溶液構造を実験的に詳細に見積もる必要性を認識した。アミド結合のシストランス異性化を制御した堅牢な規則構造は、長さ(距離)のはっきりしたスペーサー、すなわち「molecular ruler」としての応用が期待できる。現在molecular rulerとして応用されているプロリンオリゴマーよりも、より溶液中での構造変化が少なく、距離に信頼性があることが期待される。具体的には、閉環メタセシス反応を用いて互いに近くにある残基を同定することにより、ヘリックスのピッチや1ターンに要する残基数を調べる。(3)分子動力学計算による規則構造構築メカニズムの解明:引き続き分子動力学計算を用いた二環性オリゴマーの計算を行い、鎖長依存的な規則構造の誘起現象の解明を行う。上記計画の遂行のために、合成に必要な試薬およびガラス器具を随時購入する。また、学会での研究成果発表の際の旅費として使用する。
ハイブリッド暗号の新しい構成法とその拡張に関する研究

ハイブリッド暗号方式は、公開鍵暗号方式および共通鍵暗号方式両者の長所を併せ持つ暗号方式である。すなわち、共通鍵暗号方式の鍵Kを公開鍵暗号技術を利用して暗号化し、平文mを共通鍵暗号方式により暗号化するという方式である。一般に、暗号方式は、選択暗号文攻撃という敵の最も強力な攻撃に対し安全であることが望ましい。従来、ハイブリッド暗号方式がこの意味において安全であるためには、公開鍵暗号の部分(KEM)、および共通鍵暗号の部分(DEM)の両者とも、選択暗号文攻撃に対し安全でなければなちない、と信じられていた。また、このような安全性の枠組みは、ShoupによりKEM/DEMフレームワークとして定式化された。これに対し、Crypto 2004という国際会議において、筆者は、公開鍵暗号の部分がそのように安全でなくとも、ハイブリッド暗号方式は安全となり得る、ということを示した。その結果、従来のShoup方式に比べ、鍵サイズ、暗号文サイズ、処理速度等、全ての点において効率がよい方式が得られた。以上の成果を基に、平成17年度、筆者は、Tag-KEM/DEMという新しいハイブリッド暗号の構成法を示し、Tag-KEMの部分が選択暗号文攻撃に対し安全であれば、DEMの部分は受動的な敵に対し安全でありさえすればよい、ということを示した。また、様々な仮定の基で効率的な構成法を示すとともに、筆者のCrypto 2004におけるハイブリッド暗号はこのTag-KEM/DEMフレームワークで完全に説明できることを示した。Tag-KEM/DEMという、ハイブリッド暗号の構成に関する新しいフレームワークを開発した。このフレームワークを利用すると、従来より暗号文サイズが小さいハイブリッド暗号を構成できる。また、従来のKEM/DEMフレームワークに収まらない方式も、この新しいフレームワークにより説明できる。さらに、閾値復号可能な公開鍵暗号方式から、ただちに閾値復号可能なハイブリッド暗号方式を導くことができる。公開鍵暗号方式にて鍵Kを暗号化して送り、長い平文を鍵Kにより共通鍵暗号方式にて暗号化して送る暗号方式を、ハイブリッド暗号方式という。このようにすることにより、公開鍵暗号、共通鍵暗号、それぞれの欠点を補い合うことができる。従来、ハイブリッド暗号における公開鍵暗号の部分はKEM、共通鍵暗号の部分はDEMとして定式化され、両KEM/DEMとも選択暗号文攻撃に対し安全であれば、そのハイブリッド暗号方式は選択暗号文攻撃に対し安全であるということが知られていた。これをKEM/DEMフレームワークという。これに対し、筆者は国際会議Crypto'04にて、KEMの部分が安全でないにもかかわらず、ハイブリッド暗号方式全体は安全と証明できる方式を示した。この方式は、暗号文サイズ、公開鍵サイズ、秘密鍵サイズが従来のCramer-Shoupハイブリッド暗号方式よりも短く、計算効率も優れている。また、Cramer-Shoupと同様、この方式は標準モデルにおいて安全性が証明されている。そこで筆者は、KEM/DEMフレームワークに代わる新しいフレームワークの開発を、open problemとして提起していた。本研究は、このopen problemに対し、一つの解答を与えるものである。従来のKEM/DEMフレームワークにいては、KEMの暗号文Ψは共通鍵の暗号文Xとは独立に計算されていたのに対し、提案するTag-KEM/DEMフレームワークにいては、ΨはXに依存して計算される。このようなプロセスをTag-KEMと呼ぶ。これは、従来のフレームワークの自然な拡張であり、かつ筆者の国際会議Crypto'04における方式もこのフレームワークで説明できる。本研究では、さらに既存のいくつかのハイブリッド暗号方式にこの考え方を適用すると、共通鍵の暗号文X中の認証子tagの部分(またはその機能)をΨの中に組み込むことができ、したがって、tagの分だけ暗号文サイズを小さくできることを示している。これらは、Ψとして単なる公開鍵暗号を使う方式、ランダムオラクルモデルにおけるOAEP+、IDベース暗号とone-time signatureを組み合わせた方式などを含む。また、Crame-Shoup公開鍵暗号に対しては、閾値復号可能な方式が知られている。

この方式にtag-KEM/DEMフレームワークを適用することにより、閾値復号可能なハイブリッド暗号方式を構成できることも示している。ハイブリッド暗号方式は、公開鍵暗号方式および共通鍵暗号方式両者の長所を併せ持つ暗号方式である。すなわち、共通鍵暗号方式の鍵Kを公開鍵暗号技術を利用して暗号化し、平文mを共通鍵暗号方式により暗号化するという方式である。一般に、暗号方式は、選択暗号文攻撃という敵の最も強力な攻撃に対し安全であることが望ましい。従来、ハイブリッド暗号方式がこの意味において安全であるためには、公開鍵暗号の部分(KEM)、および共通鍵暗号の部分(DEM)の両者とも、選択暗号文攻撃に対し安全でなければならない、と信じられていた。また、このような安全性の枠組みは、ShoupによりKEM/DEMフレームワークとして定式化された。これに対し、Crypto 2004という国際会議において、筆者は、公開鍵暗号の部分がそのように安全でなくとも、ハイブリッド暗号方式は安全となり得る、ということを示した。その結果、従来のShoup方式に比べ、鍵サイズ、暗号文サイズ、処理速度等、全ての点において効率がよい方式が得られた。以上の成果を基に、平成17年度、筆者は、Tag-KEM/DEMという新しいハイブリッド暗号の構成法を示し、Tag-KEMの部分が選択暗号文攻撃に対し安全であれば、DEMの部分は受動的な敵に対し安全でありさえすればよい、ということを示した。