JP2011092206A - 透かしの読取装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対象物に付着された複数種類の材料を検出する検出手段と、検出手段に受容された物質の組成を特定する制御手段(90)とを有し、検出手段は、材料と生化学反応を行う生体材料が固定された複数のバイオセンサ(50、50C、50L、50−1〜50−N)を備え、制御手段(90)は、どのバイオセンサから出力された検出信号及び材料の濃度を判定する分析手段(104)と、バイオセンサの出力信号が飽和する所定時間が経過した後に、分析手段による比較及び判定を開始させる計時手段(103)と、分析手段の判定結果に基づいて、検出コード決定手段(108)による透かしの組成と予め記憶手段(106)に記憶された組成とを比較して透かしの真偽を判定する比較判定手段(110)とを備える。
【選択図】図3
Description
しかし、例えば紙幣の「透かし」の場合には、その様な「透かし」を施すためには非常に高度な技術が必要とされ、その様な「透かし」を行うための施設を建設するのに莫大な費用が必要となる。
しかしながら、タグ等の有無は極めて容易に視認することが出来るので、タグ自体を偽造されてしまう可能性が有る。また、視認が容易なタグは、一瞥すれば真偽判断用の部材であることが理解されてしまう。
しかし、化学物質を検出するためのセンサは「透かし」として実用化するに十分な反応選択性を有しておらず、「透かし」として塗布された化学物質以外にも反応して、「透かし」である化学物質が塗布されていないのにも拘らず、「化学物質を検出」した旨の信号を発生してしまう、という問題が存在した。
係るデジタル技術による違法コピーに対処するために、真の著作権者を特定し、且つ、正当な権限無き者による違法コピーされたデータが違法コピーの産物であることを表示する、いわゆる「電子透かし」の技術が提案されている(例えば、特許文献1、2)
換言すれば、「透かし」を構成する材料を対象物に塗布し、当該材料が検出された場合には真偽決定の対象物は真正なものと判定され、当該材料が検出されない場合には、対象物は偽造物、紛い物であると判定される。そして、簡単な手法により「透かし」を対象物に付加し、且つ、真偽鑑定を行う事が出来るので、「透かし」付加と、真偽鑑定のための労力及びコストを遥かに低く抑える事が出来る。
しかも、特定の材料を「透かし」(S)として付加する対象物(W)は、有体物全般であり、「電子透かし」に比較して、その適用範囲が広範である。
この場合でも、「透かし」を構成する複数の材料を、予め決定された組成(コード)に従って混合し、混合物を対象物に塗布するという簡単な行為により、「透かし」を真偽鑑定の対象物に付加する事が出来るので、「透かし」付加のための労力及びコストを遥かに低く抑える事が出来る。
そして、この様に混合した場合においても、個々の材料や基質を検出対象とするバイオセンサは、大気中に拡散する材料、基質を正確に検出して、大気中に拡散或いは揮発する材料や基質の量、すなわち当該混合物中における材料や基質の組成量に対応する出力信号を発生する。その結果、混合物で構成された「透かし」であっても、その真偽を容易に判定し、或いは読み取ることが出来る。
さらに、「透かし」を構成する材料、基質の種類を増加させれば、同一の「透かし」を偽造することがさらに困難となる。従って、「透かし」自体を「偽造」使用という不正行為に対して、極めて有効に対処することが出来る。
また、「透かし」が不要になった場合や、「透かし」を再付着させる場合等には、「透かし」を構成する材料、基質を、対象物から極めて簡単に除去することが出来る。
先ず、図1を用いて、本発明の実施形態に係る「透かし」の概要について説明する。
図示の実施形態において、「透かし」の構成材料として、符号A〜Dで示す4種類の材料(或いは基質)が選択される。
ここで、材料(基質)A〜Dは、通常の人間が感知出来る程度の臭いを有する材料(有臭材料)を選択することが可能であるが、真偽判定という「透かし」の本質的な機能を考慮すれば、材料A〜Dは、過酸化水素や乳酸やコリンのような無臭材料で構成されるのが好ましい。無臭であれば、対象物Wに「透かし」が付加されていること自体が第三者には把握出来ないため、「透かし」の偽造その他の「透かし」自体に対する不正行為が行われる可能性も少なくなるからである。
図1では、ピペットPにより混合物Mを滴下して示されているが、ピペットによる滴下以外の手法であっても所定量の混合物Mを対象物Wに付着できる手法であれば、特に限定するものではない。
「透かし」Sから拡散される材料A〜Dを、バイオセンサ等により検出することにより、当該「透かし」Sの有無が判定される。すなわち、「透かし」Sが有ると判定されれば、対象物Wは適正なものであり、「真」である。これに対して、「透かし」Sが無いと判定されれば、当該対象物は適正な対象物に似せた紛い物、すなわち「偽」である。
これに加えて、当該N種類の材料から成る「透かし」Sからの拡散量(或いは揮発量、徐放量)が調整する場合には、さらに多くの組み合わせを検出可能である。
N種類の材料の各々において、拡散量を正確に定量分析できる範囲において、設定可能な濃度が100通りずつ存在するものと仮定すれば、当該N種類の材料から成る「透かし」Sの組み合わせの数は、「100N」通りとなる。
「透かし」を対象物Wに施すに際しては、先ず、「透かし」を構成する材料、図1の例では材料A〜Dを選択する。より詳細には、「透かし」を構成する材料として、材料の種類の数(何種類の材料を選択するのか?:図1の例では、4種類の材料)と、どの材料を選択するのか(材料の種類:図1の例では、材料A〜D)の双方を決定する(図2のステップS1)。
また、「透かし」Sからの拡散量(或いは揮発量、徐放量)を調整する場合には、バイオセンサにより定量分析可能な拡散量に対応する材料添加量を選択する。
その様な材料同士の反応が生じないのであれば(ステップS3がYES)、選択された材料同士を混合して(ステップS4)、対象物Wに付着する(ステップS5)。
「透かし」Sとして混合物を対象物Wに付着する際にも、ステップS6で分離された材料と、他の材料の混合物とが接触しない様に、両者が離隔するように、すなわち、「透かし」Sは、複数箇所に亘って対象物Wへ付着される(ステップS7)。
以上により、「透かし」Sの付着が完了する。
図3は、「透かし」Sの読取装置の構成を示しており、図4は、「透かし」Sの読取手順を示している。
センサ部100は、その内部に複数のバイオセンサ50−1〜50−Nを包含しており、複数のバイオセンサ50−1〜50−Nは、その検出信号が電流測定装置82−1〜82−Nでアナログ電流信号に変換され、A/Dコンバータ84−1〜84−Nでデジタル信号に変換されて、制御手段90に入力される。
ここで、雑音を消去し、誤作動の可能性を少なくするため、バイオセンサ50−1〜50−Nの出力信号伝達回路にフィルタを設け、所定レベル以下の信号を遮断する様に構成しても良い。
ここで、図3では明示されていないが、バイオセンサ50−1〜50−Nは相違する生化学材料(例えば、酵素)を具備しており、検出対象となる物質の選択性が極めて高い。従って、既存・市販のガスセンサの様に、選択対象物以外の物質に反応して、検出信号を発生してしまうことは無い。
図3において、拡散した材料は、湾曲して表示されている矢印Vで表現されている。
制御手段90に入力された検出信号(デジタル信号)は、インターフェース102−1〜102−Nを介して分析手段104に入力される。
一方、分析手段104には、記憶手段(例えばデータベース)106からバイオセンサ50−1〜50−Nの各々における計測特性(後述する実施例における図9〜図14参照)が送られる。
後述する実施例における図9〜図14を参照すれば明らかなように、バイオセンサ50−1〜50−Nは、その出力が一定する(飽和する)まで、3分〜4分を必要とすることがあり、上述の判定、特に濃度の判定は、バイオセンサ50−1〜50−Nの出力信号が飽和した以降でなければ、正確には行われないことによる。
なお、上述した所定時間(バイオセンサ50−1〜50−Nの出力信号が飽和するのに必要な時間)については、計時手段103により計測する。
上述した通り、「透かし」Sの「組成」は単一のものではなく、複数通りの組み合わせが可能であるため、本明細書では、「コード」と表現している。
両者が一致した場合には、比較判定手段110は、対象物Wに付着された「透かし」Sは真正なものである、と判定する。
両者が一致しない場合には、比較判定手段110は、対象物Wに付着された「透かし」Sは真正な「透かし」ではなく、偽造された「透かし」であり、対象物Wも真正なものではなく、紛いものである、と判定する。
先ず、センサ部100を、対象物Wの「透かし」S上方に位置させて、拡散した材料Vをセンサ部100内のバイオセンサ50−1〜50−Nが受容される様にせしめる(図4のステップS11)。
ここで、ステップS12の始点は、バイオセンサ50−1〜50−Nの何れかから出力信号が発生した時点とする。但し、バイオセンサ50−1〜50−Nの出力信号伝達回路にフィルタを設け、所定レベル以下の信号を遮断している場合や、「透かし」Sがブランクテストに係る「透かし」である場合、すなわち、「透かし」Sは何等材料を拡散していない場合には、計時手段103による時間計測の始点は、センサ部100が対象物Wの「透かし」S上方に位置した瞬間とする。
両者が一致した場合(ステップS16がYES)には、対象物Wに付着された「透かし」Sは真正なものである、と判定される(ステップS17)。
一方、ステップS14で決定された「透かし」Sのコードが予め記憶されていたコードと一致しない場合(ステップS16がNO)には、対象物Wに付着された「透かし」Sは真正な「透かし」ではなく、偽造された「透かし」であり、対象物Wも真正なものではなく、紛いものである、と判定される(ステップS18)。
以下に説明する実施例においては、情報コードとして使用する無色・無臭の物質として、過酸化水素(H2O2)、乳酸、コリンの3種類を使用した。
ここで、過酸化水素は衣料等の漂白や消毒剤として使用される薬剤であり、乳酸は短期の無酸素運動により筋肉中に蓄積される物質であり、コリンはビタミンB複合体の一種であり、脂肪代謝の調節を行う作用を有している。
図5において、全体を符号50で示すバイオセンサは、感応部52を有する酸素電極54を具備しており、感応部52は、カタラーゼなる酵素(EC1.11.1.6)を固定した膜状部材であるカタラーゼ固定化膜56と、カタラーゼ固定化膜56を感応部52に取り付けるための止め輪として作用するシリコーン製O−リング58を有している。
すなわち、先ず、図6で示す様に、厚さ15μmの透析膜58を、カタラーゼと光架橋性樹脂(PVA−SbQ)との混合物60を塗布して被覆する。ここで、図6において、カタラーゼは複数の粒子61・・・で示されている。そして、塗布された混合物60が乾燥した後、図7で示す様に蛍光灯62により照射すれば、カタラーゼ61が透析膜58に包括固定化されるのである。
過酸化水素H2O2は、カタラーゼの存在下では、次の反応式で示す様に、H2OとO2とに分解される。
2H2O2→2H2O+O2
すなわち、過酸化水素が存在する雰囲気にカタラーゼを存在させれば、カタラーゼの作用により酸素濃度が増加する。そして、酸素濃度が増加すると、酸素電極54内の2電極(図示せず)間に一定の電位(−700mVvs.Ag)が印加され、電流値の変化として酸素濃度を検出することが出来る。
図8の(A)において、密閉容器70内に過酸化水素溶液を含浸させた濾紙片70を放置して、図8の(B)で示す様に、室温にて過酸化水素を密閉容器70内に拡散させた。
そして、図8の(C)で示す様に、過酸化水素で充満した密閉容器70内に過酸化水素検出用バイオセンサ50を挿入した。
なお、密閉容器70内の過酸化水素は、チューブ86を介して市販の過酸化水素ガス用センサ88に供給され、校正が行われる様に構成されている。
図9から明らかなように、バイオセンサ50の出力信号は、検出開始から所定時間経過すれば略々飽和した状態となり、過酸化水素濃度ごとに一定の数値をとる。係る数値(検出開始から所定時間、例えば2分、経過した状態における飽和した状態の数値)を用いて、過酸化水素−バイオセンサ50の出力信号特性を図示したものが、図10である。
図9から明らかな様に、飽和状態の出力信号を求めれば、過酸化水素濃度と出力信号とは1:1の対応関係が得られる。
過酸化水素検出用バイオセンサにおいてはカタラーゼ(catalase)なる酵素を使用しているが、乳酸検出用バイオセンサにおいては、乳酸オキシダーゼ(lactic acid oxidase)なる酵素を使用し、コリン検出用バイオセンサにおいては、コリンオキシダーゼ(choline oxidase)なる酵素を使用する。
乳酸オキシダーゼの存在下においては、乳酸は酸素を消費して、ピルビン酸(pyruvic acid)と二酸化炭素(CO2)と水(H2O)とに分解する。すなわち、
乳酸+O2→ピルビン酸+CO2+H2O
という反応が行われる。その結果、酸素濃度が減少するので、図5で示すのと同様な構成の酸素電極を用いて、当該酸素濃度の減少を検出することにより、乳酸の定量分析が可能となるのである。
コリンオキシダーゼの存在下においては、コリンも酸素を消費して、脂肪酸(fatty acid)と二酸化炭素(CO2)と過酸化水素(H2O2)とに分解する。すなわち、
コリン+O2→脂肪酸+CO2+H2O2
という反応が行われ、酸素濃度が減少する。そして、図5で示すのと同様な構成の酸素電極を用いて、当該酸素濃度の減少を検出することにより、乳酸の定量分析が行われる。
すなわち、乳酸検出用のバイオセンサにおける検出結果が図11で示されており、当該乳酸検出用のバイオセンサにおける乳酸濃度−センサ出力信号特性が図12である。ここで、図11において、乳酸検出用バイオセンサの出力信号が飽和状態となるのは、検出開始後4分を経過した時点であった。
そして、コリン検出用のバイオセンサにおける検出結果が図13で示されており、当該コリン検出用のバイオセンサにおけるコリン濃度−センサ出力信号特性が図14である。図13において、コリン検出用バイオセンサの出力信号が飽和状態となるのは、検出後3分経過した時点以降である。
図15で示す装置の構成は、図8(3)で示す装置の構成と共通している点があるので、図15及び図8において、同様な部材には同様な符号を付している。
また、図15で用いられる過酸化水素検出用バイオセンサ50、乳酸検出用バイオセンサ50L、コリン検出用バイオセンサ50Cは、何れも、図5〜図14で説明した通り、検出対象物に対する検出特性評価を完了しているので、図15では、図8(3)で示す構成のための構成(チューブ86、市販の過酸化水素ガス用センサ88)は設ける必要が無い。
すなわち、バイオセンサ50の出力信号は、信号伝達ラインCL1、電流測定装置82、伝達ラインCL2、A/Dコンバータ84、信号伝達ラインCL3を介して制御手段90に入力され、その途中、A/Dコンバータ84でデジタル化されるが、乳酸検出用バイオセンサ50Lの検出信号、コリン検出用バイオセンサ50Cの検出信号も、同様にデジタル化されて、制御手段90に送られる。ここで、乳酸検出用バイオセンサ50Lの検出信号を伝達する回路の構成要素には添字「−L」が付されており、コリン検出用バイオセンサ50Cの検出信号を伝達する回路の構成要素には添字「−C」が付されている。
その他の構成については、図15の実施例の装置は、図8(3)の装置と概略同様である。
そのため、制御手段90には、図示しない計時手段(図3の計時手段103と同様)が設けられ、バイオセンサ50、50L、50Cの検出信号が飽和するまで、処理を中断或いは遅延させている。
一方、過酸化水素検出用バイオセンサ50により過酸化水素が検出されたか否か(換言すれば、過酸化水素検出用バイオセンサ50の出力信号が、飽和状態において一定以上の電流レベルに到達しているか否か)、乳酸検出用バイオセンサ50Lにより乳酸が検出されたか否か(換言すれば、乳酸検出用バイオセンサ50Lの出力信号が、飽和状態において一定以上の電流レベルに到達しているか否か)、コリン検出用バイオセンサ50Cによりコリンが検出されたか否か(換言すれば、コリン検出用バイオセンサ50Cの出力信号が、飽和状態において一定以上の電流レベルに到達しているか否か)についても、23=8通りのパターンが定義される。係るパターンについて、図16(2)で表示されている。
従って、過酸化水素、乳酸、コリンの有無と、バイオセンサ50、50L、50Cによる検出の有無(一定以上の電流レベルに到達している検出信号の有無)とを、1:1の関係で対応させることが出来る。
そして、検出信号の有無により分類されたパターンが、密閉容器70内に充満したガスのパターンと一致するか否かを検討した。
係る実験において、8通りのパターンの全てにおいて、検出信号の有無により分類されたパターンが、密閉容器70内に充満したガスのパターンと一致した。すなわち、図15の読取装置を用いた実験では、密閉容器70内に充満したガスの組成が、図16(1)の何れのパターンに該当するのかを正確に判定することが出来た。
同様に、図12から、正確に定量分析できる乳酸濃度は0.1ppm〜10.0ppmであり、少なくとも0.5ppm程度の濃度差が必要であれば、20種類の拡散量に対応する添加量を設定することが可能である。
さらに、図14から、正確に定量分析できるコリン濃度は1.0ppm〜30.0ppmであり、少なくとも1.0ppm程度の濃度差が必要であれば、30種類の拡散量に対応する添加量を設定することが可能である。
「透かし」の種類が増加すれば、「透かし」の偽造が困難となり、「透かし」による真偽判定がより実効的となる。
例えば、図示の実施形態や実施例では、無臭の材料を「透かし」に利用しているが、人間の嗅覚で感知出来る程度に臭いを有する材料であっても、本発明の「透かし」に用いることが可能である。
A〜D・・・「透かし」で用いられる材料(基質)
W・・・「透かし」を付着する対象物
M・・・混合物
50、50C、50L、50−1〜50−N・・・バイオセンサ
70・・・密閉容器
82、82C、82L、82−1〜82−N・・・電流測定装置
84、84C、84L、84−1〜84−N・・・A/Dコンバータ
90・・・制御手段
100・・・センサ部
102−1〜102−N・・・インターフェース
103・・・計時手段
104・・・分析手段
106・・・記憶手段(データベース)
108・・・検出コード決定手段
110・・・比較判定手段
112・・・表示手段(ディスプレイ)
Claims (1)
- 対象物に付着された複数種類の材料であって且つ大気中に拡散している材料を検出する検出手段と、当該検出手段の検出信号を分析処理して検出手段に受容された物質の組成を特定する制御手段とを有し、前記検出手段は、前記材料とそれぞれ生化学反応を行う生体材料が固定された複数のバイオセンサを備えており、前記制御手段は、前記バイオセンサが発生した検出信号と前記バイオセンサの計測特性とを比較し、その検出信号がどのバイオセンサから出力された信号であるのかを判定すると共に、前記バイオセンサで検出された材料の濃度をも合わせて判定する分析手段と、前記バイオセンサの出力信号が飽和する所定時間が経過したか否かを判定し、所定時間が経過した後に、前記分析手段による比較及び判定を開始させる計時手段と、前記分析手段の判定結果に基づいて、前記バイオセンサの出力信号により得られた透かしの組成を決定する検出コード決定手段と、前記検出コード決定手段で決定された透かしの組成と予め記憶手段に記憶されていた透かしの組成とを比較して透かしの真偽を判定する比較判定手段とを備えることを特徴とする透かしの読取装置。
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