【特集】 セキュアライフを支えるテラヘルツ波技術
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特集にあたって

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田畑仁(東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 教授)



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水溶液のテラヘルツ分析技術
Terahertz Spectroscopy on Water and Water Solutions

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田中耕一郎(京都大学 物質-細胞統合システム拠点 教授)

【目次】
1. はじめに
2. 全反射分光法の開拓
2.1 テラヘルツ時間領域分光の概略
2.2 全反射テラヘルツ時間領域分光
3. 水のテラヘルツ分光
4. 水溶液のテラヘルツ分光
5. おわりに


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テラヘルツ波ケミカル顕微鏡による非標識バイオセンシング
Label-free Bio-sensing by Terahertz Chemical Microscope

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紀和利彦(岡山大学 大学院自然科学研究科 准教授)

テラヘルツ波ケミカル顕微鏡は,テラヘルツ波を用いて水溶液中の生体関連物質を高感度で計測する新しい手法である。非標識センシングが可能であるとともに,センシングプレート上の反応分布を計測することも可能である。本稿では,テラヘルツ波ケミカル顕微鏡の概要を紹介するとともに,筆者のグループで得られたバイオセンシングの結果について報告する。

【目次】
1. はじめに
2. テラヘルツ波ケミカル顕微鏡
2.1 検出の原理
2.2 装置構成
3. TCMを用いた生体関連物質検出
3.1 タンパク質結合検出
3.2 イオン反応検出
4. おわりに


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テラヘルツ波の農業および食品産業への応用
Application of Terahertz Technology to Agriculture and Food Industry

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小川雄一(京都大学 大学院農学研究科 准教授)

農業生産現場や食の安全・安心の確保には,数多くの先端技術が取り入れられている。特に分光技術や光計測技術の導入は目覚ましく,高品質かつ高付加価値なものを創出してきた。しかし近年,食に関する諸問題が沸き起こり,新たな対応が望まれている。本稿では,未開拓電磁波領域として取り残されていたテラヘルツ波の農業や食品産業への応用研究事例を紹介する。

【目次】
1. はじめに
2. 水分計測
3. 分光スペクトルを利用した分析
4. 金属メッシュセンサによるアレルゲンタンパク質の検出
5. おわりに


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可搬式テラヘルツ(THz)イメージャーの開発
Development of Handy THz Imager

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小田直樹(日本電気(株) 誘導光電事業部 エグゼクティブエキスパート)

本稿では,320×240ボロメータ型非冷却THzアレイセンサの画素構造,検出原理,同原理に基づいた画素構造の設計およびパッケージ窓やレンズ用THz透過材料について述べる。試作したセンサとTHzカメラを用いてNEPの測定を行った結果,波長100μm以下では100pW以下という世界最高感度を有し,かつ比較的平坦な特性を有することが分った。また同カメラを用いてTHzで撮った人物画像や小分子・タンパク質の結合の非標識検出画像について述べる。

【目次】
1. はじめに
2. THzアレイセンサの画素構造と検出原理
3. THz透過材料の開発
4. ハンディTHzカメラの開発
5. THzアレイセンサのNEPの測定結果
6. THz実時間画像
7. おわりに


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THz分光法による糖類,核酸,アミノ酸の計測
Measurements of Sugars,Nucleic Acids and Amino Acids with THz Spectroscopy

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北岸恵子(大塚電子(株) 開発生産本部 基盤研究部 部長)

テラヘルツ(THz)時間領域分光法を用いて,生体高分子の構成成分や代謝物として重要な糖類,核酸,アミノ酸などの低分子化合物を測定した例を紹介する。これらは,THz領域で特徴ある吸収スペクトルを示すことが多い。また,この方法は位相に関する情報を得られるので,屈折率や誘電率などの推測にも有用である。紹介した文献や測定データから,今後,製薬分野,食品分野,医療分野などにおいて,THz分光が広く用いられる可能性が示唆される。

【目次】
1. はじめに
2. 糖類
3. 核酸
4. アミノ酸
5. おわりに


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表面波テラヘルツ分光を用いたバイオ・医薬および食品関連の高感度センシング
High Sensitive Sensing for Bio,Medication and Food Related Materials by Terahertz Spectrum with Surface Wave Enhancement

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田畑仁(東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 教授)

バイオ・医療・食品工学分野において,テラヘルツ波を利用したセンシング技術を紹介する。特に高分子系でテラヘルツ帯域に特長的吸収を示さない試料については,規則的に配列した金属メッシュによるテラヘルツ波異常伝搬・吸収特性が有効である。本稿では,バイオ・医薬・食品関連材料を対象として,周期・開口面積比等を設計した金属メッシュを用いた際のテラヘルツ波伝搬特性の角度依存性について報告する。また,金属メッシュ増強表面波を利用することで,抗原抗体反応(アビジン-ビオチン反応)の高感度なハイスループットラベルフリー検出を実現したので併せて報告する。

【目次】
1. はじめに
2. テラヘルツ波時間領域分光について
3. バイオ関連物質のテラヘルツ分光・イメージング
4. 金属メッシュによるテラヘルツ波異常伝搬の利用
5. 金属メッシュによるテラヘルツ波異常伝搬特性の入射角依存性
5.1 表面プラズモン
5.2 回折エバネッセント波
5.3 金属メッシュを用いたアビジン-ビオチン反応の非標識高感度検出
6. 食品工学分野への応用
7. おわりに


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BIO R&D

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DNAナノ構造の設計・構築とその応用
Design and Construction of DNA Nanostructures and their Applications

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遠藤政幸(京都大学 物質-細胞統合システム拠点 准教授)
杉山弘(京都大学 大学院理学研究科 教授)

DNAの自己集合によって100nm程度のナノ構造を自由に設計できるDNAオリガミ法を用いて,新規な2次元および3次元構造体の構築を行った。この方法により,2次元構造体をプログラム的に配列でき,中空な柱状構造体が構築できた。また設計したナノ空間で酵素の反応を制御し,1分子の挙動を観察できる系を構築した。

【目次】
1. はじめに
2. 2次元DNAオリガミ構造
3. プログラムによるDNAオリガミの配列
4. 3次元DNAオリガミ構造
5. 2次元DNAオリガミ構造の修飾と機能化
6. 1分子観察系への応用
7. おわりに


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新規ペプチドstomagenによる葉の気孔密度の制御機構
A Signaling Factor,Stomagen,Positively Regulates Stomatal Density Generation

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菅野茂夫(京都大学 大学院理学研究科 生物科学専攻 植物分子細胞生物学)
嶋田知生(京都大学 大学院理学研究科 植物学教室 講師)
西村いくこ(京都大学 大学院理学研究科 植物学教室 教授)

葉の表面に存在する気孔は,CO2などのガスの通気口として地球規模の炭素循環を左右する。筆者らは,気孔密度を増大させる分泌性ペプチドを見出し,stomagenと命名した。stomagenは,気孔を獲得した維管束植物の間で高度に保存されている。stomagenを介した,光合成組織と表皮組織をつなぐ新しい伝達経路の存在が明らかになってきた。

【目次】
1. はじめに
2. 植物のガス交換機能を担う気孔
3. 気孔密度の負の調節因子
4. 気孔密度の正の制御因子の発見
5. STOMAGENの生化学的解析
6. stomagenの受容体候補遺伝子 TMM
7. 意外な場所で発現するSTOMAGEN
8. stomagenの応用の可能性
9. おわりに


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連載 メディカル・バイオマネージメント:第2回

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これからのヘルスケア・マーケティング(2)―事業の再生と創成による持続的成長をめざす―

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目黒昭一郎(麗澤大学 経済学部;同大学 大学院国際経済研究科 教授)

【目次】
1. ヘルスケア領域における新規事業の展開プロセス
1.1 「ビジョン」によって,実現すべき市場空間を定義する
1.2 戦略的代替案を策定する
1.3 最優先に展開すべき「事業空間」を定義する
1.4 「組織空間」の設定
2. 顧客の活動サイクルとはなにか
3. まとめ


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BIO PRODUCTS

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核酸
(DNA,RNA,Nucleic Acid)

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【目次】
1. 概要
2. 製法
3. 生産動向
4. 需要動向
5. 価格