hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポリオウイルスレセプター導入マウスを用いた経口生ワクチンの効果検定系の確立

また、非免疫群の経口感染では全PVR-Tgにマヒが、腹腔感染では殆どのPVR-Tgがマヒ症状を呈し死亡した。2.Sabin株免疫による糞便及び血清中の中和抗体価を検討した。(1)糞便中では経口及び腹腔免疫約1週目以降から高い抗体価が検出されたにも関わらず皮下免疫では非免疫群と同じであった。また、検出された抗体のサブタイプはIgGとIgAでIgMは検出されなかった。(2)また、血清中においても同様であったが、検出された抗体のサブタイプはIgGとIgMでIgAは検出されなかった。(3)皮下免疫の場合、約2週目以降から血清中に同サブタイプ(IgG,IgM)の抗体が検出された。以上の結果、経口・腹腔投与は感染防御の観点から免疫成立に有用な投与ルートであること、更にこれら免疫投与ルートは消化管免疫を成立させる事も示唆された。3.ウイルス感染がマウスMHCに依存するものであるかを、C3H/He(H-2k),C57BL/6(H-2b),BALB/c(H-2d)及びDBA/2(H-2d)にバッククロスさせてPVR導入マウスを作出し、MN341株後の糞便中のウイルス価を測定した。(1)その結果、どの由来のマウスの糞便中のウイルスの価も感染1日目をピークに殆ど検出されなかった。そのウイスル価も殆ど差はみとめられなかった。(2)ただし、ICRマウス由来の導入遺伝子ホモタイプのTgではレセプターの発現量が多い為か各系統由来のヘテロマウスと比較して高ウイルス価が感染2-3日目まで持続した。ポリオウイルスI型強毒Mahoney株由来MN341をICRバックグランドPVR-Tgマウスに経口感染後,経時的にバイエル板及び腸管上皮間Tリンパ球(IEL)の数及びサイトカイン産生細胞の動態について検討した。(1)パイエル板中のCD4陽性及びCD8陽性細胞数には著明な変化は認められなかった.しかし,感染7日目では、約50%の減少が認められたが10日目には感染前と同様の細胞数に回復していた。IELの細胞数もパイエル板同様であった。(2)サイトカイン産生細胞は,パイエル板では感染3日目にCD4陽性でIFN-γもしくはIL-2陽性細胞が感染前の約10倍増加し、感染7日目以降は感染前と同様の割合に終息した。また,7日目以降はTh2型サイトカインのIL-4産生細胞の割合が感染前の約10倍までに増加した。またどの期間においてもIFN-γ+CD4-CD8-細胞が全細胞数の約20%を示した.IL-2陽性細胞についてもIFN-γ陽性細胞同様の事が観察されたが,その程度はわずかであった。IELでもパイエル板同様の結果であったが、パイエル板でサイトカイン産生動態がより著明に観察された。以上の結果から、Th1型サイトカイン(IL-2,IFN-γ)は感染3日目まで、Th2型(IL-4)に関して感染7日目とサイトカイン産生のシフトの観察とポリオウイルス感染防御機構にパイエル板が関与していることが示唆された。
α-receptorを介した前立腺の収縮に対する内分泌的・物理的刺激の影響

本研究は4つの小研究から構成された。1)leser照射による前立腺肥大症の治療NdYAG laser照射による前立腺肥大症の治療効果を27列について検討した。その結果全例で症状および最大尿流率の改善を得た。2)laser照射前立腺組織における収縮能の変化laser照射された組織とそうでない組織について、同一固体より得た前立腺組織のα_1-adrenergic receptorの解析を行った。Bmax,Kdともほとんど変化がなく、大きな変化はないものと考えられた。3)去勢によるratの前立腺α_1-adrenergic receptorの変化去勢ラットの前立腺の収縮能、receptorの変化を調べた。その結果、収縮能は単位組織量あたりで約23倍に増強された。前立腺分画とprazosinの結合実験ではKd,Bmaxには変化はあるものの、去勢による収縮構成以外の組織の変化が大きく、必ずしもreceptorの変化とは言い難い結果であった。ヒトの前立腺組織でreceptorのsubtypeをmRNAの発現を指標に測定し、1aと1dが優位であることが示された。また加齢と受容体の関係については、老齢ラットは若齢ラットに比べて受容体数が約30%であることが示された。以上の小研究の結果から、前立腺のα_1-adrenergic receptorは、加齢で減少し、内分泌刺激にもreceptorの変化はないが組織全体では収縮力が大きく変化するが、レーザーの温熱刺激には余り反応しないことが示された。α-adrenergic agonistに対する前立腺組織の収縮能に関する抗アンドロゲン作用の関与については、除睾したラット前立腺についてその収縮能を検討したところ、明らかな低下がみられた。現在、他の抗アンドロゲン剤を投与して、その反応の変化を検討しているところである。またレーザー照射による熱作用は前立腺のα-agonistへの反応を明らかに変化させなかった。一方前立腺のα-agonistへの反応の測定に付随して、3つの基本的な問題も検討された。第一は、前立腺組織中には平滑筋が縦横に走り一見方向性はないように見えるが、切片の作成方向により収縮能が違ってくるのではないかという事であった。そこで尿道に対して平行もしくは垂直に切片を作成し、その収縮能を比較した。その結果ほぼ同様の収縮が得られ、切片作成の方向は任意でよいことが示された。また組織内のα-receptorの分布は、偏在ないしは局在しているのではないかという疑問もあった。これについても、receptorの分布には偏在がなくほぼ均等であることが、組織化学的に証明された。第3にはα-receptorのsubtypeについて、主たるsubtypeは何かという問題があった。これについては、α_<1B>typeの関与は少なく、α_<1C>が関与していることが生理学的・組織化学的に証明された。このように、本来の研究目的についても、またそれに付随した重要な基本的問題についてもその解明に研究を進めている。laser照射による前立腺肥大症の治療効果を27例について検討した。使用した機種はXintec社製Optica 60ZでNd:YAG laserを発生させ、laser fiberはRotalaseかUrolaseを用いた。照射条件は4060wattで行い、照射方法に点照射のみと点照射に加えて面照射を行った2群を設けて比較した。その結果、症状スコア、最大尿流率、残尿について治療効果はほぼ全例でみられたが、面照射も加えた方が効果が高く、経尿道的前立腺切除術にも匹敵することが示唆された。副作用は軽微にとどまり、本治療の有用性が示された。ラット前立腺の収縮能の除睾による変化については、収縮能の変化は昨年度に示されたので、本年度はreceptorの変化がないかを検討した。その結果、prazosinと前立腺膜分画との結合実験ではKdは0.169nMから0.296nMへと変化し、Bmaxも0.489fmol/mgtissueから0.511fmol/mg tissueへと変化したが、いずれも大きな変動とは考えにくかった。

またprazosin結合に対するphenylephrineの結合阻害についても、pIC_<50>は5.25Mから5.41Mとほとんどかわらなかった。以上のことからreceptorの親和性には大きな変化のないことが示された。これに対し、去勢による組織の萎縮や蛋白量の減少は著明であった。従って、ラット前立腺における除睾による収縮能の変化はreceptorの変化ではなく組織蛋白の変化などに帰することができると推定された。このような現象の臨床的意義については更なる検討が必要であろう。
作用素の順序構造に関連する種々の不等式

作用素論および作用素代数論の研究において、作用素の順序構造の解明が不可欠である。作用素の空間では正定値性から入る順序構造が基本となるが、その他にmaiorizationと呼ばれる順序が有用である。本研究は行列論、作用素論、作用素代数論、調和解析などに現われる各種の作用素不等式を系統的に追求することを目的とした。これによって作用素、特に行列の順序構造の解明を目指した。以下に本研究で得られた主要な成果を述べる。1.作用素単調関数と作用素と平均の関係を確立した久保一安藤理論は、作用素不等式の研究において強力な道具となっている。安藤は作用素単調関数の手法と作用素の特異値を駆使して、応用の広い作用素のノルム不等式の導出に成功した。また、安藤・久保は回路理論に現われる作用素平均に関連した興味ある行列不等式を示した。2.作用素の特異値(s-number)の概念は、von Neumann代数に付随する可測作用素に対しても定義でき、それを用いてmajorizationの順序がvonNeumann代数にも導入できる。日合・中村はvonNeumann代数においてmajorizationの順序に関する不等式を証明し、それを使って非可換L^p空間におけるユニタリー軌道間の距離公式を求めた。3.中村は作用素単調関数とStieltjes関数の間の対応関係を調べ、応用として重要ないくつかのタイプの平均について、それらがいつ作用素平均になるかを決定した。4.作用素の(擬)相似性は作用素論の重要なテーマの一つである。また作用素の解析性についてはHankel型、Toeplitz型作用素の研究が活発である。高橋Toeplitz型作用素の擬相似性に関して興味ある結果を得た。
知識構築型アーギュメンテーションの指導と評価を可能にする教師教育プログラムの開発

本研究の目的は,科学教育の専門家と学習科学等の研究者による総合的・学際的な共同研究によって科学教育におけるアーギュメンテーションの指導理論・指導方法・評価方法を体系化し,それらを踏まえた教師教育プログラムを開発,提案することであった。アーギュメンテーションとは,理由付けや反証例の想定など,科学的な主張を構成するプロセスとして定義されている。現在,科学教育におけるアーギュメンテーション研究は,教師教育への適用に向かっており,その指導理論・指導方法・評価方法の確立は急務の課題であった。本研究の結果,試作版教師教育プログラムを開発することができた。本研究の目的は、科学教育におけるアーギュメンテーションの指導理論、指導法、評価法を体系化し、それらを踏まえた教師教育プログラムを開発することである。アーギュメンテーションとは、理由付けや反証例の想定等、科学的な主張を構成するプロセスとして定義されている。平成27年度は、指導理論・指導法を暫定的に体系化し、部分的な検証を試みた。1研究打合せ会議と国内外の研究資料の収集:平成27年度上半期に、Skypeによる遠隔会議とともに、対面の会議を1回実施した。そこでは、研究分担の明確化及び研究計画などについて協議を行った。また、文献調査によって、最新の知見を集積するとともに、それらをデータベース化して、共同利用可能な形にした。2指導理論及び指導法の体系化:知識構築型アーギュメンテーションの理論を精緻化するとともに、指導のための理論体系を検討した。初年度では、小学校段階の高学年を対象とした指導法の体系化を試みた。具体的には、複数の理由付けをともなうアーギュメンテーションや、反論を含むアーギュメンテーションを対象とした。3実際の小学校の授業場面を取り上げ、指導法に関連する教材コンテンツ(動画ベース)の開発を行った。それらを活用して、教師教育プログラムの暫定版を作成し、一部、評価を試みた。4日本理科教育学会、日本科学教育学会及びESERA2015において活発に研究発表を行った。研究成果が国内及び海外において公表できているので、おおむね順調に進展していると判断している。本研究の目的は,科学教育におけるアーギュメンテーション(argumentation)の指導理論・指導法・評価法を体系化し,それらを踏まえた教師教育プログラムを科学教育の専門家と学習科学等の研究者による総合的・学際的な共同研究によって世界に先駆けて開発,提案することである。現在,科学教育におけるアーギュメンテーション研究は,その教師教育への適用に向かっている。本研究では,(1)アーギュメンテーションのメカニズムと機能を体系化した理論を反映した指導理論・指導法・評価法を体系化し,(2)教師教育プログラムを開発,(3)大学,大学院及び地域の教育センターとの緊密で継続的な連携のもとに実証的な研究を展開し,その有効性を検証しつつ,(4)先導的成果を国内外に発信することを目的とする。以上の目的に即して,H28年度では,研究打合せ会議(対面及び遠隔)を予定どおり実施するとともに,国内外の文献調査をすすめ,指導理論,指導法がほぼ明らかにされてきた。また,それらに基づいた仮説的な教師教育プログラムの作成がなされている。さらに,神戸大学附属小学校における校内研究会での当該プログラムの志向や,そこでの小学校の教師を対象とした複数単元でのコンテンツのデジタル化がなされている。研究成果は,IOSTEや日本理科教育学会・理科教育学研究など国内外に一定のものが発信されている。H28年度の交付申請書に記載した研究目的,内容について,ほぼ順調に達成されてきている。成果も論文が出ており,発信も順調であるといえる。本研究の目的は、科学教育におけるアーギュメンテーション(argumentation)の指導理論・指導法・評価法を体系化し、それらを踏まえた教師教育プログラムを科学教育の専門家と学習科学等の研究者による総合的・学際的な共同研究によって世界に先駆けて開発、提案することにある。アーギュメンテーションとは、理由付けや反証例の想定など、科学的な主張を構成する重要なプロセスであると定義されている。本研究では、(1)アーギュメンテーションの指導理論・指導法・評価法を学習科学の知見を導入しながら体系化し、(2)教師教育プログラムを開発、(3)大学、大学院、附属学校などとの緊密で継続的な連携のもとに実証的な研究を展開し、その有効性を検証しつつ、(4)その先導的成果を国内外に発信することを目的としている。(1)(2)については、アーギュメンテーションの指導理論・指導法・評価法を体系化し、具体的に小学校教師教育版のアーギュメンテーション初学者向けの教育プログラムを完成させた。(3)については、神戸大学、同附属小学校、神戸市立の一般校などにおいて、教育プログラムを適用、実施し、その効果を検証するととに、改善版の教育プログラムの開発を行った。また、教育プログラムに付随するコンセプトマップベースのソフトウエアの開発も同時に行っている。(4)については、日本理科教育学会全国大会(福岡教育大学)、日本科学教育学会年会(香川大学)、欧州の理科教育関連学会であるESERA2017(Dublin, Ireland)などで発表を行った。なお、研究協力者は、俣野源晃教諭(神戸大学附属小学校)、神山真一教諭(神戸市立星和台小学校)及び出口明子准教授(宇都宮大学)であった。

本研究の目的は,科学教育の専門家と学習科学等の研究者による総合的・学際的な共同研究によって科学教育におけるアーギュメンテーションの指導理論・指導方法・評価方法を体系化し,それらを踏まえた教師教育プログラムを開発,提案することであった。アーギュメンテーションとは,理由付けや反証例の想定など,科学的な主張を構成するプロセスとして定義されている。現在,科学教育におけるアーギュメンテーション研究は,教師教育への適用に向かっており,その指導理論・指導方法・評価方法の確立は急務の課題であった。本研究の結果,試作版教師教育プログラムを開発することができた。現在、研究はおおむね順調に進展している。このまま、続けることで、次年度も着実な成果が上げられると確信している。次年度は、本年度に蓄積できた知見を教師教育プログラムの形に落とし込むことが課題であり、そのために注力する予定である。次年度は,本科研の最終年度にあたるので,当初の予定どおり,成果発表に注力する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。科学教育29年度が最終年度であるため、記入しない。
DNA複製フォーク安定化維持における複製チェックポイントメディエーターの機能

真核生物ではDNA複製時に複製ミスが起きた場合、まず複製フォークの崩壊を防ぐためにフォーク安定化因子によって複製フォークが安定化される。引き続き、複製チェックポイント因子によって細胞周期が停止され、修復因子によって複製ミスの修復が行われる。分裂酵母の複製チェックポイントでは、DNA複製停止に応答してRad3キナーゼがCds1キナーゼのSQ/TQクラスター領域内にあるThr-11をリン酸化し、Cds1キナーゼを活性化する。その際に、Mrc1はRad3キナーゼによるCds1のリン酸化を仲介するメディエーター分子として働く。出芽酵母Mrc1が複製フォーク上にローディングされ、複製フォークの安定化に直接的に関与する可能性が報告されている。そこで、DNA複製フォークの安定化維持における分裂酵母Mrc1の機能を明らかにするために、Mrc1と相互作用する因子をTwo-hybrid法により探索した。その結果、DNA複製初期ヘリケースMcm2-7複合体の構成因子であるMcm7のC末端領域の単離に成功した。この結合の意味を調べるために、Mrc1との結合が損なわれるMcm7の1アミノ酸置換株(mcm7^<F722E>)を作成した。mcm7^<F722E>株では、DNA複製チェックポイント作動時のCds1キナーゼの活性化が不十分であり、弱いHU感受性を示した。mcm7^<F722E>変異による表現型は、Mrc1あるいはCds1タンパク質の高発現により相補されることが分かった。以上の結果より、Mrc1とMcm7の特異的な相互作用が、DNA複製フォークの安定化及びチェックポイントの活性化に深く関わる可能性が示唆された。また、Mrc1は複製フォークの安定化及び複製チェックポイントに関与する因子であるSwi1(出芽酵母Tof1ホモログ)と相互作用することを見いだした。さらに、両者の結合にSwi1の1-255、及びMrc1の160-318アミノ酸領域が必要である事を明らかにした。分裂酵母Cds1タンパク質は,DNA複製チェックポイントのエフェクターキナーゼとして機能する。Cds1はN末端にSQ/TQクラスター領域,中央にFHA領域,C末端にキナーゼ領域を持つ。DNA複製チェックポイントメディエーターMrc1とRad3-Rad26キナーゼはCds1の活性化に必要であるが,Mrc1がどのようにしてCds1を活性化するのかについては未解明な点が多い。そこで,Mrc1との結合が損なわれるCds1のFHA領域の1アミノ酸置換体を4種類作成した。これらの株では複製チェックポイントが働いている時に見られるG1-S期のサイクリンであるCig2の蓄積やCds1のリン酸化によるバンドのシフトが見られず,さらにCds1のThr-11の初期リン酸化も起こっていなかった。このことから,Cds1のFHA領域を介したCds1とMrc1の相互作用がRad3-Rad26によるCds1のThr-11の初期リン酸化過程に必要であるといえる。さらに我々は,two-hybridスクリーニングによりMrc1のN末端とMcm7のC末端が相互作用することを見いだした。この結合が損なわれるアミノ酸置換変異を染色体上のmcm7遺伝子上に導入した結果、複製チェックポイントにおけるCds1の活性化に欠損を示した。よって、Mrc1とMcm7との相互作用はDNA複製チェックポイントに重要な役割を果たす事が示唆された。
Bi_3Fe_5O_<12>系超構造磁気光学材料の合成

(1)Bi_3Fe_5O_<12>純物質の膜質の研究(1)Bi_2Fe_5O_<12>(BIG)の結晶構造因子を決定するために必要なX線回折データを得るため多結晶試料を合成法を開発した。先ず石英ガラス基板上に熱平衡相ガ-ネット多結晶層を形成し、それをエピタキシャル成長基板に使用することを着想した。基板相ガ-ネット相とBIGとの格子不整合が非常に大きいにもかかわらずBIG多結晶膜が生成した。精密X線回折により単結晶および多結晶の薄膜資料のいずれにも熱平衡相Bi_2Fe_4O_9が生成する可能性のあることが分かった。対称および非対称X線回折法により精密格子予定数と結晶構造因子を決定した。格子定数は1.2647nmであり、単結晶膜やBi置換YIGからの外挿値1.2624nmよりかなり大きいこと、下地層の熱平衡ガ-ネット層が無配向であるのに、BIG層は膜面に垂直方向が[100]に配向する傾向を見いだした。(2)磁性及び磁気光学的性質におけるBi^<3+>の役割を調べるため、150Tまでの超強磁場を印加して波長633nmにおけるファラデー回転θ_Fの磁場依存性を室温で測定した。θ_Fは低磁場で飽和したのち150Tまで直線的に減少した。減少率はBi量に比例して増大した。150Tまではスピンフリップ現象は起こらないことも見いだした。これらの結果から強磁場下でのBIGのファラデー効果には四面体位置の電子遷移が大きく関与していると結論される。(2)元素置換BIGの研究BIGを応用するには元素置換が不可欠である。Al^<3+>やGa^<3+>のようにガ-ネット構造に置換されやすい元素はBIG中でも結晶成長中に十分拡散し一様に置換されるが、Co^<2+>のような2価のイオンは置換されにくいことが分かった。CoO/BIGの場合はBIG層内にCoFe_2O_4微粒子が一様に分散し、両者が磁気的に結合していることをうかがわせる興味ある性質を示した。交互イオンビームスパッタ法は元素置換に有効であるばかりでなく、複合材料の創製にも有力な手段であることが分かった。これまでに非熱平衡物質Bi_3Fe_5O_<12>ガ-ネット(以下BIGと呼ぶ)のファラデー回転能(以下θ_Fと呼ぶ)が室温で波長633nmにおいて-8deg/μmもの巨大な値を示すことを報告した。同じ結晶構造をもつY_3Fe_5O_<12>(以下YIGと呼ぶ)のYをBiで置換する場合、2Bi原子/化学式まで熱平衡相として得られ、θ_Fは2(deg/μm)/(Bi原子/化学式)の割合で直線的に増加する。すなわち2Bi原子/化学式以上置換するとθ_Fは非線形的に増加する。

一方、BIGの磁気機造は01.5Tの低磁場領域での磁化、外部磁場を印加しない転換電子メスバウアー分光などの測定を通じてYIGと同様にコリニアーなフェリ磁性機造であることを明らかにしてきた。本年度はびの磁性および磁気光学的性質に対するBi^<3+>の役割の研究の一環として、150Tまでの超強磁場を印加して波長633nmにおけるθ_Fの磁場依存性を室温で測定し副格子間の相互作用を詳細に研究した。試料はGd_3(ScGa)_5O_<12>ガ-ネット単結晶基板(111)面に成長させた。θ_Fは低磁場で飽和後直線的に減少した。減少率は87deg/cm/T以上であり、YIGの値18.6deg/cm/Tの8.5倍以上という異常に大きく、Bi置換量に比例することを見いだした。また150Tまでスピンフリップ現象は超こらないことも見いだした。これらの結果から強磁場下でのBIGのファラデー効果には四面体位置の電子遷移が大きく関与していると結論される。BIGにおける元素置換を行う方法として交互イオンビームスパツタ技術の開発を進めた。A1^<3+>やGa^<3+>のようにガ-ネット構造の四面体位置および八面体位置に入りやすいイオンはBIG中でも結晶成長中に十分拡散し一様に置換されるが、Co^<2+>のような2価イオンは置換されにくい傾向があることを見いだした。本年度はBi_3Fe_5O_<12>(BIG)純物質の精密X線結晶構造解析に成功した。BIGは非平衡物質であるためガ-ネット単結晶基板上にエピタキシャル成長法により単結晶薄膜試料としてのみ合成可能であった。結晶構造因子を決定するために必要なX線回折データは単結晶薄膜試料だけでは得られず、多結晶試料が必要である。そこで多結晶試料の合成法の研究を行った。石英ガラス基板上に熱平衡相ガ-ネット多結晶層を形成し、それをエピタキシャル成長基板に使用することを着想した。基板層ガ-ネット相は格子定数が1.240nmでありBIG単結晶膜の格子定数1.2624nmよりはるかに小さいがBIG多結晶膜が生成することがわかった。多結晶薄膜試料について対称および非対称X線回折法により測定したデータを最小二乗法およびリ-トベルト法により解析し、精密格子定数と結晶構造因子を決定した。多結晶膜はガ-ネット構造をもつことが確かめられた。格子定数は1.2647nmであり、単結晶膜やBi置換YIGからの外挿値である1.2624nmよりかなり大きいという興味深い結果が得られた。下地層の熱平衡ガ-ネット層は無配向であることが確かめられたが、BIG層は膜面に垂直方向が[100]に配向する傾向を示すことを見いだした。以上の結果は磁気特性制御と密接に関連する問題であり、さらに詳しく研究する必要がある。BIGは三元以上の酸化物としては異例の低温で合成できるので他の酸化物の極薄層と交互積層すると結晶性酸化物の周期性多層構造の形成が期待される。反応性交互イオンビームスパッタ法により軟磁性BIGとCoOとを組合せて、BIGの磁気特性や磁気光学特性を変調する研究に着手した。X線解析ではガ-ネット構造物質の生成や期待された周期性多層構造の形成は認められないが、磁気特性や磁気光学特性は室温で強磁性をもつ結晶性物質の生成を示している。材料設計の観点から新しい知見であり、物質相の同定と膜構造解析を進めている。
内因性硫化水素イオンによるオートファジー制御とその生理機能の解明

本研究では、細胞内消化機構であるオートファジーの誘導制御と細菌感染防御における硫化水素関連物質の役割に関する解析を行い、イオウ含有化合物であるシステインパースルフィドとニトロ化環状ヌクレオチドである8-ニトロ-cGMPがオートファジーを介する細菌感染防御の制御に関与することを明らかにした。また、細菌が産生する硫化水素は、オートファジーの抑制により感染細胞内での菌の増殖に寄与していることを明らかにした。近年、システイン代謝に関わる酵素であるシスタチオニンbeta-シンターゼ(CBS)やシスタチオニンgamma-リアーゼ(CSE)により産生される硫化水素関連物質が様々な生理機能制御に関わることが分かってきた。本研究では、細胞の恒常性維持に重要な役割を果たしているオートファジーに焦点をあて、その硫化水素関連物質による制御の分子機構を解析する。昨年度までにCBSやCSEのノックダウンによるオートファジー誘導とそのメカニズムを明らかにし、さらに、硫化水素ドナーがサルモネラ感染細胞のオートファジーによる細胞内殺菌を減弱させることを明らかにした。本年度は、細菌が産生する硫化水素がオートファジーによる細胞内殺菌に与える影響について検討した。サルモネラの主要な硫化水素産生系であるチオ硫酸還元酵素をノックアウトした株を作成した。野生型サルモネラとチオ硫酸還元酵素ノックアウト株をそれぞれマウスマクロファージに感染させたところ、野生型に比べてチオ硫酸還元酵素ノックアウト株はより著明にオートファジーを誘導した。感染後の細胞内の生菌数を調べたところ、野生型に比べてチオ硫酸還元酵素ノックアウトサルモネラは、感染6時間後の細胞内生菌数が有意に低下していた。これらのことから、細菌が産生する硫化水素はオートファジー誘導を抑制することにより感染細胞内での細菌の生存・増殖に寄与していることが示唆された。これは細菌が産生する硫化水素の新しい生理機能として注目すべき知見と考えられる。近年、システイン代謝に関わる酵素であるシスタチオニンbeta-シンターゼ(CBS)やシスタチオニンgamma-リアーゼ(CSE)が生成する硫化水素関連物質が様々な生理機能制御に関わることが分かってきた。本年度は、細胞内で生成する硫化水素関連物質によるオートファジーの抑制メカニズムの解析と、貪食細胞におけるオートファジーによる細菌消化に対する硫化水素の作用の解析を行った。A549ヒト肺がん細胞やRAW264.7マウスマクロファージ細胞では、CBSやCSEのノックダウンによりオートファジーの誘導(LC3-IIの増加、オートファゴソームの増加)が観察された。CBS、CSEをノックダウンした細胞では質量分析により硫化水素関連物質の低下が確認され、これらの細胞に硫化水素ドナー(NaHS)を添加するとオートファジーの誘導は抑制された。また、このようなオートファジーの誘導には低分子量G蛋白質H-Rasの活性化が関与することが示唆された。サルモネラ(Salmonella Typhimurium)を貪食させたRAW264.7細胞では著明なオートファジーの誘導が観察された。硫化水素ドナーで処理をしたRAW264.7細胞では、サルモネラ貪食後のオートファジー誘導が顕著に抑制され、細胞内でのサルモネラの増殖が非処理細胞に比べて有意に増加した。これらのことから、細胞内でCBSやCSEにより生成する硫化水素関連物質がオートファジーの抑制に関わっており、硫化水素は貪食した細菌の消化に影響を与えることが示唆された。本研究では、近年、生理的なシグナルとして注目されている硫化水素関連物質の機能について、細胞の恒常性維持に重要な役割を果たしているオートファジーの制御に焦点をあて、その分子機構の解明に向けた解析を行ってきた。本年度は、細菌感染防御に働くオートファジーに対して、細菌(サルモネラ、Salmonella Typhimurium)が産生する硫化水素が与える影響について、硫化水素産生欠損サルモネラを用いて解析を行った。S. Typhimuriumの主要な硫化水素産生酵素であるチオ硫酸還元酵素(Phs)および亜硫酸還元酵素(Asr)を単独、あるいは両方を欠損した菌株を作製し、培養マクロファージに感染させ、オートファジーの誘導と細胞内での菌の増殖を調べた。その結果、野生型S. Typhimuriumに比べ、各種硫化水素産生酵素欠損株では、著明にオートファジー誘導が増強するとともに細胞内での菌の増殖が有意に低下しており、硫化水素が本菌の感染細胞内での生存・増殖に寄与していることが示唆された。また、オートファジーの制御に関わる硫化水素関連物質について詳細な解析をおこなった結果、システインのチオール基に過剰にイオウ原子が付加したシステインパースルフィドをはじめとする活性ポリスルフィドが重要な役割を果たしていることが分かった。システインパースルフィドは哺乳類細胞のシステイン代謝に関わる酵素であるシスタチオニンbeta-

シンターゼやシスタチオニンgamma-リアーゼの作用で産生されており、細菌および宿主細胞から産生される活性ポリスルフィドがオートファジーの制御に重要な役割を果たしていることが示唆された。細菌学本年度は、当初計画をしていた硫化水素産生酵素をノックアウトしたサルモネラの作製に成功するとともに、これらのノックアウト株を用いたオートファジーおよび細胞内殺菌の解析を行うことができた。研究目的である硫化水素関連物質によるオートファジー制御機構の解明とその生理的意義についてほぼ計画どおりの成果が得られており、目的達成に向けておおむね順調に研究が進展していると考えている。本年度は、当初の計画どおり細胞内で生成する硫化水素関連物質によるオートファジーの抑制メカニズムの解析と、貪食細胞におけるオートファジーによる細菌消化に対する硫化水素の作用の解析を行った。おおむね予定どおりの研究成果を得ることができた。2年間の研究により本課題の目的である硫化水素関連物質によるオートファジーの制御機構と感染防御における役割の解明がほぼ達成できつつある。今後は、CBSおよびCSEによるオートファジー制御の分子的メカニズムについて、さらに詳細な解析を進め、当研究課題をまとめるとともに、学術論文として発表することを目指す。また、このような硫化水素関連物質とオートファジーが関わる他の生理現象についても探索を行い、生理的意義についてさらに詳しい検討を続けてゆく予定である。これまで順調に研究が進捗している。今後は、当初の計画に基づき、貪食細胞が産生する内因性硫化水素の細胞内殺菌与える影響と、細菌が産生する硫化水素のオートファジーによる細胞内殺菌に及ぼす影響について解析を行っていく。本年度は、実験に使用する試薬、消耗品などの物品費が当初の予定よりも少ない額で目的を達成することができたため。硫化水素によるオートファジー誘導メカニズムのさらに詳細な解析のための実験に関する試薬、消耗品などの物品費に使用する。また、研究成果を論文にまとめ投稿するための英文校正、論文投稿費用として使用する。本年度は、実験に使用する試薬などの物品費が当初の予定よりも少ない額で目的とする研究成果を得ることができた。次年度は、研究進展をさらに促進するために研究試薬等の物品費を使用するとともに、研究成果発表のための学会旅費および論文投稿関連費として研究費を使用する予定である。
非平衡過程の光制御によるナノアセンブリングの理論

流体力学的現象や自己組織化現象を光で制御し、その効果を融合したナノ粒子のボトムアップ技術である「非平衡ナノ光アセンブリング」の指導原理の開拓が本研究の目的である。具体的な系として、異種金属ナノ粒子を分散した有機溶媒が、気液界面で蒸発する際に生じるナノ粒子の自己組織化現象のシミュレーション手法を、二次元平面を格子状に区切るモデルの下で構築した。得られた結果は共同研究中の実験グループで得られた構造と整合性があり、異種金属ナノ粒子の単層のプラズモニックナノシートをデザインするための指導原理に繋がる。また、これまでに光照射下での配列構造の機能制御の原理開拓を行ってきており、軸対称ベクトルビーム照射下で、ロッド状銀ナノ粒子を照射光の特性を反映した構造へと基板上に選択的に集積できることを示してきた(大阪大学の実験グループとの共同研究)。加えて、集積構造の光特性を数値的に評価し、ナノギャップ近傍での電場増強効果や、集積に用いた光源と同じ波長の光を強く反射する可能性などを明らかにした。これらの成果は、SERS用の基板や、太陽光デバイス用の波長選択的な反射板としての応用可能性を期待できる。さらに縦偏光の光電場で配列した球状銀ナノ粒子では、特定の波長の光を粒子間のナノギャップに強く閉じ込め、線幅の細い長寿命の状態を励起できる可能性を示してきた。特に、同時に分散された分子の光学的禁制状態を直接励起する、反応制御の応用可能性を示唆してきた。最終年度には、混在する分子を具体的にモデル化し、銀ナノ粒子複合体のダークモードに由来する応答電場の位相勾配により、3次元的に任意の場所で分子禁制状態を励起できる可能性を直接示し、新たな光化学反応の可能性を見出した。これらの成果は、"Dynamically Controlled Nanogap-Photochemistry(動的制御されたナノギャップ光化学)"に関する新分野開拓に繋がるものと期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。流体力学的現象や自己組織化現象を光で制御し、その効果を融合したナノ粒子のボトムアップ技術である「非平衡ナノ光アセンブリング」の指導原理を開拓することが本研究の目的である。初年度は、常温流体中を想定したモデルで、ナノ粒子の光照射下での振る舞いを計算し、かつ粒子に修飾したDNAなどが互いに特異的に結合しナノ粒子がクラスタを形成するような系をシミュレートする手法「分子認識メトロポリス法」の構築に成功した。本手法の適用例として、DNAを利用したバイオセンシング原理の光加速を理論的に解明することに成功しており、実験結果と併せて学術誌に投稿中である。現在、流体力学的効果を取り入れた新規計算法についても文献や専門書の調査を行い、手法の開拓に着手し始めている。また非平衡ナノ光アセンブリングの開拓のために、ナノ粒子の光配列制御について基礎・応用共に探索する必要がある。その成果として、ラジアル偏光ベクトルビームが作る縦偏光の電場で球状銀ナノ粒子を配列することで、特定の波長の光を強く閉じ込め、また線幅の細い長寿命の励起状態を実現しうる構造が得られる可能性を見だした。このシャープな励起状態はダークモードと呼ばれ、各粒子中の分極が電磁気学的相互作用により反転している。この機構を利用すれば、光誘起力で過渡的に分極反転モードを形成できるため、媒質中に分散した分子の禁制状態を自由空間で狙った場所で励起できる可能性がある。さらに、銀ナノ粒子配列の際に、粒子数に依存して配列の秩序性が変化し、秩序性の良い配列からはより大きなピークが得られる可能性を確認している。詳細は検討中だが、背後に存在する多体相互作用による相転移現象を示唆するものであり、今後系統的に研究を行うことで解明が可能だと考えている。

最終年度には、混在する分子を具体的にモデル化し、銀ナノ粒子複合体のダークモードに由来する応答電場の位相勾配により、3次元的に任意の場所で分子禁制状態を励起できる可能性を直接示し、新たな光化学反応の可能性を見出した。これらの成果は、"Dynamically Controlled Nanogap-Photochemistry(動的制御されたナノギャップ光化学)"に関する新分野開拓に繋がるものと期待される。「研究実績の概要」に記載したように、生体分子の認識機構に注目した新しい理論手法である「分子認識メトロポリス法」の構築に成功しており、光などの外場の下でナノ粒子による機能構造をボトムアップ的に構築するための新原理開拓を目的とした本課題を十分に進展させるものであると言える。また構築した手法や、光制御の結果として得られた配列構造などの応用の検討については当初次年度以降の計画として挙げていた。しかし、分子認識メトロポリス法による、DNAを利用したバイオセンシング原理の光加速の理論的解明や、縦偏光電場にトラップされた球状銀ナノ粒子が作り出す分極反転モードによる分子の禁制状態励起の可能性など、本課題の応用展開を示唆する成果を得られ始めており、一部計画を前倒しに進捗させることができた。また予想外の成果として、光誘起力の一般的表式が、誘電泳動で用いられるような数十MHzの振動電場に対しても有効であること解析的に証明し、これまでの我々の計算手法の適用範囲を格段に拡張することが可能となった。具体的には、実験グループが実施している細菌鋳型膜と誘電泳動を用いた細菌の特異的検出の原理解明に向けて分子認識メトロポリス法を利用しており、既に実験と整合する計算結果も得られた。このように順調に進捗している計画の中でも一部前倒しにすることができ、加えて予想外の成果も得られていることから、当初の計画以上に進展していると考えている。*本課題と関連し、以下の受賞1件があったことも特筆すべき点である。27年度が最終年度であるため、記入しない。構築してきたシミュレーション手法に関して、光や低周波電場などの外場の下での組織化に関してはかなり高い水準となりつつある。さらに、本研究の目標の1つでもある流体力学的効果を取り入れた外場の下でのナノ光アセンブリングの計算手法開発に関しては重要課題の一つであり、埋め込み境界法や格子ボルツマン法などを援用して解決を目指す。加えて所属研究室においては流体力学的効果の光制御の実験でも目覚しい成果が得られ始めている。この状況を受けて実験成果を反映した実践的な計算手法の構築を目指す。また既にこれまでの成果として応用への可能性を見出し始めている。今後、本課題で得られた手法・成果を基に、DNAを利用したバイオセンシングや、細菌鋳型膜と誘電泳動を用いた細菌の特異的検出、分子の禁制状態励起の可能性などの応用実現に向けて、定量的な解析を進めていく。一方で光誘起力と揺らぎによるナノ粒子選別原理の電子系・原子系への応用可能性の探索も、次年度の計画として挙げている。原子のダイナミクスを解析するために、すでに真空の揺らぎによって原子が受けるランダム力の表式を求めており、今後、制御光の時空間パターンのデザインによって原子が感じる真空揺らぎを有効的に変調するための原理開拓を検討する。
スペース赤外線観測による銀河、星の形成と進化

本研究は、地上から観測できない赤外線のスペースからの観測によって、天文学的に重要なテーマについて、研究を大きく前進させようとするものである。主に以下の3つの手段をとってきた。一つの手段は、1995年に打ち上げられた日本の衛星搭載赤外線望遠鏡IRTS(Infrared Telescope in Space)による観測である。その研究対象は多技にわたるが、特に以下の3点について研究を重点的に行った。1.1.恒星進化末期の観測的研究、1.2.星間物質の観測的研究、1.3.赤外線背景放射光の観測的研究もう一つの手段は、ヨーロッパの赤外線天文衛星ISO(Infrared Space Observatory)による観測である。ISOに関しては、以下の3つを中心的なテーマとして研究を進めてきた。2.1.星間ガスおよび星間塵の研究。2.2.星の進化過程における質量放出の研究。2.3.原始銀河の探索、活動銀河の発生と進化課程の観測2.1の主な成果については、低密度の電離領域が広域にわたっていることなどの発見などがある。2.2.については、晩期型星の周りでの分子形成について、今までとは異なるシナリオが明らかになりつつある。2.3については、7μmおよび遠赤外線の波長域で、非常に感度の高い観測を行い、high-Zでの銀河進化の明らかな証拠を見いだした。最後に、これらの実績を活かして、将来のスペースからの観測的研究として、主に以下の2つのミッションについての検討を行い、将来への展望を明らかにした。本研究では、地上から観測できない赤外線のスペースからの観測によって、天文学的に重要なテーマについて研究を大きく前進させようとするものである。具体的には、1995年に観測を行った日本の衛星搭載赤外線望遠鏡IRTSのデータ解析を進めるとともに、ヨーロッパを中心として運用されている赤外線観測衛星ISOによる観測、データ解析を進めた。IRTSについては、その研究対象は、太陽系内のダスト放射から、我々の銀河系の中の星、星間がス、星間塵、そして銀河系外からの放射など、多岐にわたる。その最初の成果として、日本天文学会欧文報告(Publications of the Astronomical Sciety of Japan)に、IRTSに関する論文をまとめた特集号を発行した。また、IRTSの結果を広く世界の研究者に紹介し、関連研究の最近の動向を議論し、また将来の研究へ反映するための議論をするために、"Diffuse Infrared Radiation and the IRTS"(拡散赤外線とIRTS)と題する国際会議を11月に宇宙科学研究所において開催した。国内外から約120名の研究者が参加し、興味深い研究発表と活発な討論が行われた。ISOに関しては、以下の3つを中心的なテーマとして研究を進めている。1.星間ガスおよび星間塵の研究。2.星の進化過程における質量放出の研究。3.原始銀河の探索、活動銀河の発生と進化過程の観測を試みる。すでに、その最初の成果のいつくかを、ヨーロッパ天文学会誌(Astronomy and Astrophysics)のISO特集号に発表した。その後も解析を進めており、2月には日本のISO関係者で、成果の発表および今後の解析方針に関する研究会を開催した。主に2つの手段をとっている。一つの手段は、1995年に観測を行った日本の衛星搭載赤外線望遠鏡IRTSによる観測である。その研究対象は、太陽系内のダスト放射から、我々の銀河系の中の星、星間ガス、星間塵、そして銀河系外からの放射など,多岐にわたる。この成果を広く世界の研究者に紹介し、関連研究の最近の動向を議論し、また将来の研究へ反映するための議論をするために、"Diffuse Infrared Radiation and the IRTS"(拡散赤外線とIRTS)と題する国際会議を一昨年11月に宇宙科学研究所において開催したが、その会議の成果を、今年度は、一冊の本にまとめた。

データ解析については、全ての基本となる位置決定の作業が今年度終了した。もう一つの手段は、ヨーロッパの赤外線天文衛星ISOによる観測である。ISOに関しては、以下の3つを中心的なテーマとして研究を進めている。1.星間ガスおよび星間塵の研究。2.星の進化過程における質量放出の研究。3.原始銀河の探索、活動銀河の発生と進化過程の観測を試みる。2については、晩期型星の周りでの分子形成について、今までとは異なるシナリオが明らかになりつつある。ISOの観測のサポートとして行っている地上観測でも、Super Wind Phaseについて、興味深い結果が得られている。3については、7μmの波長で、今までのところもっとも深い観測を行い、いくつもの興味深い天体が見いだされている。その天体の正体を探るべく、フォローアップの観測を地上から行っている。その他、気球観測やロケット観測で得られた成果についても、まとめの論文発表を行った。本研究では、地上から観測できない赤外線のスペースからの観測によって、天文学的に重要なテーマについて研究を大きく前進させようとするものである。主に2つの手段をとっている。一つの手段は、1995年に観測を行った日本の衛星搭載赤外線望遠鏡IRTSによる観測である。その研究対象は多技にわたるが、今年度は特に、.以下の3点についての研究を重点的に行った。1.恒星進化末期の観測的研究、2.星間物質の観測的研究、3.赤外線背景放射光の観測的研究もう一つの手段は、ヨーロッパの赤外線天文衛星ISOによる観測である。1の主な成果については、低密度の電離領域が広域にわたっていることなどの発見などがある。3については、7μmおよび遠赤外線の波長域で、非常に感度の高い観測を行い、high-Zでの銀河進化の明らかな証拠を見いだした。また、将来のスペースからの観測的研究の可能性について、さまざまな検討を進めた。
コンビナトリアルバイオコンバージョンによる新規生理活性物質ライブラリー創製の試み

本来生物が生産しない化合物を生物変換で合成する研究は,生理活性物質生産において幾つか知られている。しかしこのような反応は,目的物が決まった上で選抜されたものであり,ランダムにバイオコンバージョンを行い,その結果得られる化合物群をラィブラリーとする研究はほとんど行われていない。現在の医薬などの生理活性物質探索では,ハイスループットスクリーニング(HTS)が全盛であり,そのための化合物ライブラリーの構築が不可欠とされている。そのためにコンビナトリアル合成が行われているが,これもあくまで構造予測のうえでのライブラリー構築である。そこで,本研究では,2種類の生物の持つ二次代謝産物生産能を組み合わせて,1種の生物では生産不可能な化合物を合成する『コンビナトリアルバイオコンバージョン』という手法の基礎的な検討を行った。我々は既に,糸状菌Aspergillus ustusが生産する細胞分裂阻害物質phenylahistinを放線菌Streptomyces albulusが有している環状ジペプチド脱水素酵素系で処理すると,出発物質のさらに1000倍以上も強力な活性を有する新規化合物dehydrophenylahistinが生成することを明らかにしており,昨年度は,この反応をより効率よく行う技術開発を試み,2種の微生物を寒天培地上で培養し,途中で微生物を移し替える培養法により,目的物質の生産が可能となった。本年度は寒天培養より様々な利点を有する液体培養による方法の確立を試みた。液体振とう培養や,液体静置培養ではPhenylahistinの生産はほとんど見られなかったこと,菌の移し替えを考えると膜状で菌体を生育させるのが望ましいことから,岡山大学工学部中西教授が考案された膜面液体培養による生産を試みたところ,寒天培養より生産性の高い条件が確立できた。以上のことから,寒天培養あるいは膜面液体培養で二種の微生物を培養し,培養途中にそれらを移し替える二段階醗酵により,新規の化合物が生産できると期待される。しかしこのような反応は,目的物が決まった上で選抜されたものであり,ランダムにバイオコンバージョンを行い,その結果得られる化合物群をライブラリーとする研究はほとんど行われていない。我々は既に,糸状菌Aspergillus ustusが生産する細胞分裂阻害物質phenylahistinを放線菌Streptomyces albulusが有している環状ジペプチド脱水素酵素系で処理すると,出発物質のさらに1000倍以上も強力な活性を有する新規化合物dehydrophenylahistinが生成することを明らかにしており,本年は,この反応をより効率よく行う技術開発を試みた。これまでは酵素として無細胞抽出液,基質として精製したphenylahistinを使用してきたが,phenylahistinが寒天培養で特異的に生産されることに着目し,2種の微生物を寒天培地上で培養し,途中で微生物を移し替える培養法を試みたところ,目的物質の生産が可能となった。本方法は非常に簡便であり,多種の生物への応用が可能であることから,コンビナトリアルバイオコンバージョンによる新規ライブラリー構築が期待できる本来生物が生産しない化合物を生物変換で合成する研究は,生理活性物質生産において幾つか知られている。
負誘電率領域のフォノン－プラズモン共鳴を用いたテラヘルツ波発生・検出の研究

従来テラヘルツ発生が困難であったフォノン周波数付近を開拓するため、負誘電率領域に現れる表面波モードを介したテラヘルツ波発生・検出を研究した。テラヘルツ波発生用の非線形光学結晶を数値解析し、表面フォノンモードの分散特性と表面回折格子による電磁波放射特性を明らかにした。この設計に基づき、反応性イオンエッチングを用いて非線形光学結晶の高精度な表面微細加工に成功した。さらに、非線形光学効果(テラヘルツ波と光波の周波数混合)を用いて、超広帯域かつ超高感度のテラヘルツ波検出を常温下で実現した。前年度の解析結果を発展させ、本年度はニオブ酸リチウム(LN)結晶中のA1対称フォノンモードに着目した表面テラヘルツ放射の研究を進めた。表面微細構造の周期設計のため、振動子強度の大きい2つのモード(250, 630cm-1 = 7.5, 18.9THz)について、表面波モードの数値解析を行った。630cm-1モードについては、基礎理論通り禁制帯内(630758cm-1)に表面波モードが現れ、表面凹凸構造の最適周期は約7.8umであることを見出した。一方、250cm-1モードにおいては、表面波モードの上限周波数は禁制帯の上限(273cm-1)から異常に大きく外れ、超広帯域(250491cm-1)に表面波モードが現れることを新たに見出した。この場合の最適周期は約19.3umであり、異常分散特性の原因がLST関係式の破綻にあることを明らかにした。これらは表面フォノンデバイス設計の基盤となる普遍的な新知見である。さらにデバイス製作については、東北大学ナノテク融合技術支援センターを利用して試作を進めた。本センターの技術支援を得て、微細加工には反応性イオンエッチング(RIE)を選定した。LN基板のRIEは報告例が少ないため、エッチング条件自体が研究課題である。まず解析に基づいてCrマスクを設計・作製し、これを用いてLN基板にレジストパターンを形成(高品質な微細構造パターンの作製も確認)した。さらに、CF4ガスを用いてRIEを行い、接触段差計による周期凹凸構造の観察により、LN基板のエッチングレート約1.3nm/minを見出した。また、光学実験系として非線形光学効果によるテラヘルツ波発生・検出系の構築を進め、有機結晶を用いて約226THzまでの広帯域周波数可変テラヘルツ波発生を実現し、常温で26THzのテラヘルツ波検出にも成功した。前年度にテラヘルツ波放射動作を見出した2つのA1対称表面フォノンモード(250, 630cm-1)に対し、本年度は外部結合用の表面微細構造(周期19, 7.8um)を付したデバイス構造についてFDTD(時間領域差分)法による電磁場解析を進めた。その結果、表面波モードが現れる250491cm-1(7.514.7THz)、630758cm-1(18.922.7THz)の双方の周波数領域(負誘電率領域)内におけるテラヘルツ波放射を見出すとともに、下限周波数付近(7.9, 19THz)では放射が抑制されることを見出した。さらにテラヘルツ波発生に寄与する表面プラズモン伝搬現象についてもFDTD解析を進め、最適な凹凸深さが周期の約1/10となることを見出した。また、反応性イオンエッチングを用いたニオブ酸リチウム基板の表面微細加工については、基板帯電に伴う加工時間の制約の中、深さ約80nmまで高精度な凹凸構造作製に成功した。一方、テラヘルツ波検出の広帯域化のため、有機非線形結晶DASTを用いて3THz以上の周波数領域において高感度検出を実現した。光パラメトリック発振器により発生した励起光2波長をDAST結晶に照射しテラヘルツ波を発生させ、また別途構築した光パラメトリック発振器から1波長を励起光として発生させ、前記テラヘルツ波と同時にテラヘルツ波検出用DAST結晶に照射した。テラヘルツ波検出では、励起光とテラヘルツ波から新たに信号光(近赤外光)が発生し、これを高感度近赤外光検出器で検出した。結果として、27THzにおいてテラヘルツ波パルスエネルギー3fJの微弱テラヘルツ波検出に成功し、雑音等価パワーとして約20pW/Hz1/2の高感度検出を達成した。以上より、表面フォノンを介したテラヘルツ波と光波の相互周波数変換に関する光学現象・基盤技術に関する知見と応用への見通しを得た。本研究では、負誘電率領域に現れる表面波モードを利用したテラヘルツ波ー光波間の相互周波数変換に関する学理究明と応用基盤の確立を主目的とする。