| 第1編 半導体プロセスの応用 |
| 第1章 バイオトランジスタを用いた生体分子検出チップ…松元亮，宮原裕二 |
| 1 はじめに 3 |
| 2 FETセンサ発展の経緯と課題 4 |
| 3 デバイ長による検出制限に留意した生体分子検出 4 |
| 4 遺伝子トランジスタの基本原理 5 |
| 5 遺伝子トランジスタの感度とデバイ長との関係 6 |
| 6 “デバイ長フリー”な検出を目指したスマートゲル修飾界面の利用 7 |
| 7 NB10ゲルの体積相転移に同期した“デバイ長フリー”なグルコース検出FET 8 |
| 8 信号変換メカニズムと検出原理について 10 |
| 9 おわり 11 |
| 第2章 人工視覚…八木透 |
| 1 はじめに 13 |
| 2 人工視覚の種類 13 |
| 2.1 脳刺激型 14 |
| 2.2 視神経刺激型 15 |
| 2.3 網膜刺激型 16 |
| 2.4 その他の人工視覚 19 |
| 3 人工視覚の課題 20 |
| 4 人工視覚で再建される視覚 21 |
| 5 おわりに 22 |
| 第3章 pHカメラ＆医療センシングデバイス…石田誠，澤田和明 |
| 1 はじめに 24 |
| 2 神経電位計測用シリコンプローブアレイチツプ 24 |
| 2.1 微小電極アレイ技術 25 |
| 2.1.1 VLS結晶成長シリコンマイクロプローブアレイ 25 |
| 2.2 生理実験用プローブ電極と網膜電位記録 26 |
| 3 イオン（pH）イメージセンサ 28 |
| 4 おわりに 34 |
| 第4章 新規なデバイス技術及びその医療応用…三木則尚 |
| 1 はじめに 37 |
| 2 カプセル型内視鏡用マイクロ胃酸発電池 38 |
| 2.1 マイクロ胃酸発電池の設計および製作 39 |
| 2.1.1 デバイスの大きさ 39 |
| 2.1.2 電極の選定 39 |
| 2.1.3 電解質キャビティ 40 |
| 2.1.4 ケース 40 |
| 2.1.5 マイクロ胃酸発電池の組み立て 40 |
| 2.2 発電実験 41 |
| 2.3 実証実験 43 |
| 2.3.1 無線通信実験 43 |
| 2.3.2 モーター駆動実験 44 |
| 2.4 まとめ 44 |
| 3 携帯人工透析デバイス 44 |
| 3.1 ポリエーテルサルフォン（PES）メンブレンを用いたナノフイルタ 45 |
| 3.2 PESナノポーラスメンブレンを用いた携帯人工透析デバイス 49 |
| 3.3 まとめ 51 |
| 4 おわりに 51 |
| 第5章 半導体・バイオ融合集積化技術…横山新，中島安理，亀田成司 |
| 1 背景 53 |
| 2 ナノワイヤトランジスタを用いたバイオセンサ 53 |
| 3 シリコンリング光共振器を用いた集積化バイオセンサ 56 |
| 4 生物発光を検出する高感度CMOSフォトセンサ 59 |
| 第2編 バイオプロセスの応用 |
| 第6章 高感度DNAチップ…信正均 |
| 1 はじめに 67 |
| 2 超高感度DNAチップ3D－Gene 69 |
| 2.1 3D－Geneの特徴 70 |
| 2.2 3D－Geneの性能 73 |
| 2.3 超高感度DNAチップへの期待 73 |
| 2.4 まとめ 74 |
| 3 DNAチップの標準化について 74 |
| 第7章 貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンシング…遠藤達郎 |
| 1 はじめに 76 |
| 2 貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンシング 77 |
| 2.1 貴金属ナノ粒子より発現される光学特性 77 |
| 2.2 刺激応答性高分子 78 |
| 2.3 貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンサー 78 |
| 3 貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンサーの作製と特性評価 80 |
| 3.1 酵素固定化貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンサーの作製 80 |
| 3.1.1 銀ナノ粒子－PAAm複合材料の作製 80 |
| 3.1.2 銀ナノ粒子－ポリアクリルアミドゲル複合材料への酵素固定化 81 |
| 3.2 酵素固定化貴金属ナノ粒子複合型刺激応答性高分子を用いたバイオセンサーによるグルコースの検出・定量 81 |
| 3.3 銀ナノ粒子が示すLSPR光学特性変化 84 |
| 4 おわりに 86 |
| 第8章 人工脂質2重膜デバイス…竹内昌治 |
| 1 高感度センサの基盤となる脂質2重膜 87 |
| 2 平面膜デバイス 88 |
| 3 リポソームデバイス 90 |
| 4 まとめ 92 |
| 第9章 オンチップ・セロミクス（細胞）デバイス…安田賢二 |
| 1 はじめに 95 |
| 2 オンチップセロミクス計測技術：構成的アプローチによる細胞からの生命システムの理解 97 |
| 3 オンチップセロミクス計測（1）：細胞精製技術 99 |
| 4 オンチップセロミクス計測（2）：オンチップ細胞ネットワーク計測技術 103 |
| 5 オンチップセロミクス計測の応用技術（1）：細胞の同期現象における集団効果の理解 105 |
| 6 オンチップセロミクス計測の応用技術（2）：神経ネットワーク 108 |
| 7 オンチップセロミクス計測の応用技術（3）：創薬スクリーニングシステム 108 |
| 8 おわりに 110 |
| 第10章 細胞シート工学による心筋再生医療の実現…佐々木大輔，清水達也，大和雅之 |
| 1 はじめに 111 |
| 2 心筋再生医療における細胞ソース 111 |
| 2.1 心不全の病因疾患 111 |
| 2.2 体性幹細胞を用いた心筋細胞調製 112 |
| 2.3 ES細胞を用いた心筋細胞調製 113 |
| 2.4 iPS細胞を用いた心筋細胞調製 113 |
| 2.5 心筋細胞以外の細胞ソース 114 |
| 3 心筋再生医療における細胞移植法 114 |
| 3.1 細胞懸濁液注射移植 114 |
| 3.2 組織工学を用いた細胞移植 115 |
| 3.3 細胞シートエ学を用いた細胞移植 117 |
| 4 心筋再生医療における細胞シート工学の課題と今後の展開 118 |
| 5 温度応答性培養皿作製に関わるプロセス技術 119 |
| 第11章 TFTフォトセンサによるDNA検出…田中剛，松永是 |
| 1 はじめに 121 |
| 2 DNAマイクロアレイ用フォトセンサの開発動向 121 |
| 3 TFTフォトセンサ 122 |
| 4 TFTフォトセンサを用いたDNAマイクロアレイの蛍光解析 124 |
| 5 TFTフォトセンサを搭載したマイクロ流体デバイスの構築 124 |
| 6 化学発光に基づくDNAマイクロアレイ解析 125 |
| 7 全血を用いた実証実験 126 |
| 8 おわりに 127 |
| 第3編 有機プロセスの応用 |
| 第12章 再生医療デバイス…岸田晶夫 |
| 1 はじめに 131 |
| 2 再生医療技術の現状について 131 |
| 2.1 細胞移植 131 |
| 2.2 細胞単独での組織再構築 132 |
| 2.3 足場材料（Scaffold：スキャフォールド）を用いる技術 132 |
| 2.4 成長因子について 133 |
| 3 再生医療を支えるデバイス 133 |
| 3.1 細胞分別装置 133 |
| 3.2 バイオリアクター 133 |
| 3.3 足場材料 134 |
| 4 再生医療デバイスとしての脱細胞化組織 136 |
| 4.1 研究開発の位置づけ 137 |
| 4.2 テーラーメード生体組織による再生医療－心臓弁を例に－ 138 |
| 4.3 超高圧脱細胞化生体組織の生体内埋植 139 |
| 4.4 超高圧脱細胞化法の角膜組織への応用 141 |
| 5 将来展望 142 |
| 第13章 生体適合性デバイス表面の構築…岩崎泰彦 |
| 1 はじめに 144 |
| 2 生体適合性界面の設計プロセス 145 |
| 2.1 コーティング 146 |
| 2.2 表面グラフト 147 |
| 2.3 ブレンド，相互侵入編目鎖構造 149 |
| 3 MPCポリマーの生体適合性 150 |
| 4 細胞界面の制御 152 |
| 4.1 セルアレイの構築 152 |
| 4.2 化学反応を利用した浮遊細胞の固定化 153 |
| 4.3 リガンド－レセプター相互作用を利用したバイオ認識表面 154 |
| 5 おわりに 156 |
| 第14章 DDSナノデバイス…高橋治子,秋吉一成 |
| 1 はじめに 158 |
| 2 DDSナノマテリアル 159 |
| 2.1 リポソーム 159 |
| 2.2 高分子ミセル 159 |
| 2.3 ナノゲル 160 |
| 2.4 デンドリマー 160 |
| 3 刺激応答性DDSナノキャリアデバイス 161 |
| 3.1 pH応答性ナノキャリア 161 |
| 3.1.1 癌組織へのターゲティング 161 |
| 3.1.2 細胞内物質デリバリー 161 |
| 3.1.3 高分子プロドラッグからの薬物放出制御 162 |
| 3.2 熱応答性ナノキャリア 163 |
| 3.3 光応答性ナノキャリア 165 |
| 4 おわりに 166 |
| 第15章 非侵襲的血糖値測定－構造色ゲルを利用したグルコースセンサー－…竹岡敬和 |
| 1 はじめに 168 |
| 2 非侵襲的血糖値測定 168 |
| 3 コンタクトレンズを利用した非侵襲的血糖値測定システムの開発へ 171 |
| 4 おわりに.174 |
| 第16章 光応答性ポリマー材料を用いたマイクロバイオチップの自在制御…須丸公雄,杉浦慎治,金森敏幸 |
| 1 はじめに 176 |
| 2 光で精密制御可能なウェットでソフトな材料 178 |
| 3 光応答性培養基材による培養細胞の精密制御 179 |
| 4 光応答収縮ゲルによる精密流体制御 182 |
| 5 まとめと展望 185 |
| 第4編 健康医療センサ・診断機器 |
| 第17章 次世代医療・ヘルスケアのためのウエアラブルセンサ…工藤寛之，三林浩二 |
| 1 はじめに 191 |
| 2 ユビキタス生体計測 192 |
| 3 ウエアラブル化学センサとその応用展開 194 |
| 3.1 ウエアラブル酸素センサと経皮酸素モニタリング 194 |
| 3.1.1 ウエアラブル酸素センサ 194 |
| 3.1.2 ウエアラブル酸素センサを用いた経皮酸素計測 194 |
| 3.2 ウエアラブルグルコースセンサによる涙液グルコース計測 196 |
| 3.2.1 ウエアラブルグルコースセンサ 196 |
| 3.2.2 ウエアラブルグルコースセンサを用いた涙液グルコース計測 198 |
| 4 おわりに 199 |
| 第18章 インクジェットプリント技術によるヘルスケアチップ…阿部光司，Daniel Citterio，鈴木孝治 |
| 1 序論 201 |
| 2 コンセプト 202 |
| 3 チャンネル作製 203 |
| 4 尿検査試薬の印刷とサンプル測定 204 |
| 5 結論 206 |
| 第19章 カプセル内視鏡…瀧澤寛伸 |
| 1 はじめに 208 |
| 2 現行カプセル内視鏡検査の概要 208 |
| 3 カプセル内視鏡システムの仕様と構造 209 |
| 3.1 カプセル内視鏡 210 |
| 3.2 受信装置 211 |
| 3.3 ビュワー 211 |
| 3.4 ワークステーション 212 |
| 4 カプセル内視鏡の無線技術 213 |
| 4.1 周波数帯 213 |
| 4.2 アナログ伝送とデジタル伝送 214 |
| 5 カプセル内視鏡の今後の展開 214 |
| 5.1 画質の改善 214 |
| 5.2 ソフトウェアの改良 215 |
| 5.3 システム革新 215 |
| 6 おわりに 216 |
| 第20章 口腔内留置型バイオセンサー…村上裕二,石川智弘，上ロ光,吉田穀 |
| 1 血糖値センサーの現状と開発要求 218 |
| 2 体内留置無線センサーシステム 220 |
| 3 広島大学の取り組み 220 |
| 4 温度計 223 |
| 5 酵素電極 223 |
| 6 AD変換器 224 |
| 7 メモリー 225 |
| 8 電源 225 |
| 9 無線 226 |
| 10 口腔内配置 227 |
| 11 むすび 227 |
| 第21章 携帯型レーザ血流計…清倉孝規 |
| 1 はじめに 229 |
| 2 レーザ血流計の原理 230 |
| 2.1 レーザによる血流の検出 230 |
| 2.2 レーザ血流計の血流量検出原理 230 |
| 2.3 従来のレーザ血流計の構造 232 |
| 3 携帯可能なレーザ血流計 233 |
| 3.1 血流センサの構造 233 |
| 3.2 センサデバイス作製方法 234 |
| 3.3 センサヘッドの構成 235 |
| 3.4 電子回路部の構造 235 |
| 4 携帯型レーザ血流計による計測実験 235 |
| 4.1 振動の影響 235 |
| 4.2 市販血流計との比較 236 |
| 5 負荷に対する血流量の変化 237 |
| 5.1 バルサルバ動作 237 |
| 5.2 寒冷刺激 238 |
| 5.3 エタノールパッチテスト 239 |
| 6 おわりに 240 |
| 第22章 嚥下圧センサ…竹内周平，植松宏 |
| 1 嚥下とは 241 |
| 2 嚥下機能検査法 242 |
| 3 嚥下圧センサ 245 |
| 4 おわりに 248 |
| 第23章 尿糖センサ…伊藤成史 |
| 1 はじめに 250 |
| 2 新しい尿糖測定の意義 250 |
| 3 尿糖センサの構造と動作原理 251 |
| 4 尿糖センサの性能評価 253 |
| 4.1 同時再現性，日差再現性及び希釈直線性 253 |
| 4.2 共存物質の影響 254 |
| 4.3 臨床用尿糖検査機との相関 256 |
| 第24章 光トポグラフィ…藤原倫行 |
| 1 はじめに 258 |
| 2 光トポグラフィ計測の原理 260 |
| 2.1 近赤外分光法（NIRS） 260 |
| 2.2 同時多点計測のための信号分離技術 262 |
| 3 光トポグラフィ計測 262 |
| 3.1 stimulation計測とevent計測 262 |
| 3.2 計測のデザイン 263 |
| 3.3 光トポグラフィと他モダリティの相関 264 |
| 4 光トポグラフィの応用例 266 |
| 4.1 脳外科 266 |
| 4.2 精神科 267 |
| 4.3 リハビリテーション 267 |
| 5 おわりに 267 |
| 第25章 生体臭（生体由来の揮発成分）用センサ…斉藤浩一，三林浩二 |
| 1 はじめに 269 |
| 2 バイオ・スニファによる口臭計測 270 |
| 2.1 口臭成分の選択的検出方法 270 |
| 2.2 口臭計測用バイオ・スニファの構造 270 |
| 2.3 バイオ・スニファによる口臭計測実験 272 |
| 3 アンモニア計測用バイオ・スニファ 273 |
| 4 トリメチルアミン用バイオ・スニファ 274 |
| 5 バイオ・スニファを用いたアルコール代謝機能評価 275 |
| 6 おわりに 277 |
| 第26章 NMR高度医療：MR内視鏡の概要と体内プローブの意義…黒田輝 |
| 1 はじめに 279 |
| 2 原理 280 |
| 2.1 MRI（Magnetic Resonance Imag‐ing） 280 |
| 2.1.1 原理 280 |
| 2.1.2 信号受信の要点 280 |
| 2.1.3 管腔組織のMRIの特殊性 281 |
| 2.2 内視鏡 282 |
| 2.2.1 内視鏡とは 282 |
| 2.2.2 光学内視鏡における課題 282 |
| 2.3 MR内視鏡 282 |
| 3 方法 283 |
| 3.1 システム構成 283 |
| 3.2 対象 284 |
| 3.3 撮像 284 |
| 4 結果 285 |
| 5 考察 287 |
| 6 おわりに 287 |
| 第5編 先進医療デバイス・機器 |
| 第27章 手術支援ロボット…光石衛 |
| 1 はじめに 291 |
| 2 内臓系手術支援システム 291 |
| 2.1 従来の研究 291 |
| 2.2 システムの概要 292 |
| 2.3 術者側装置 292 |
| 2.4 患者側装置 294 |
| 2.5 動物を用いた実験 295 |
| 2.6 力強調提示を用いた安全性の向上 296 |
| 2.7 遠隔手術 296 |
| 3 人工膝関節置換術支援システム 297 |
| 3.1 従来の研究 297 |
| 3.2 人工膝関節置換術支援システムの概要 297 |
| 3.3 多軸骨切除ロボット 299 |
| 3.4 献体骨を用いた実験 300 |
| 4 深部脳神経外科手術支援システム 300 |
| 4.1 従来の研究 300 |
| 4.2 システムの概略 300 |
| 4.3 スレーブ・マニピュレータ 300 |
| 4.4 マスター・マニピュレータ 301 |
| 4.5 評価実験 302 |
| 5 まとめ 302 |
| 第28章 人工肺…舟久保昭夫 |
| 1 はじめに 304 |
| 2 人工肺の構造 305 |
| 3 人工肺構成要素と基本設計 305 |
| 3.1 ガス交換膜 305 |
| 3.2 人工肺ハウジングと膜の接着 310 |
| 3.3 人工肺内の基本設計 310 |
| 3.4 熱交換器 311 |
| 4 人工肺・熱交換器の性能評価 312 |
| 4.1 人工肺の性能評価 312 |
| 4.2 熱交換器の性能評価 313 |
| 5 おわりに 314 |
| 第29章 人工心臓：医用アクチュエーションの最前線…増澤徹 |
| 1 はじめに 316 |
| 2 人工心臓とは 316 |
| 3 最近の電気駆動型人工心臓研究開発動向 318 |
| 3.1 全人工心臓 318 |
| 3.2 拍動流型補助人工心臓 319 |
| 3.3 連続流型補助人工心臓 320 |
| 3.4 これからのコア技術：磁気浮上技術 322 |
| 4 おわりに 325 |
| 第30章 MEMS技術による人工内耳の開発…新宅博文，中川隆之，川野聡恭，田畑泰彦，和田仁，伊藤壽一 |
| 1 はじめに 326 |
| 2 MEMS人工内耳 327 |
| 2.1 構造と動作原理 327 |
| 2.2 デバイスの動作特性 331 |
| 3 まとめと今後の展望 334 |
| 第6編 先進健康福祉デバイス・機器 |
| 第31章 ホームヘルスケアシステムにおける身体・生体情報データ形式の整合性，データ通信プロトコルの統合…柏木宏一，和辻徹 |
| 1 はじめに 339 |
| 2 ホームヘルスケアシステムの紹介 340 |
| 3 健康機器通信プロトコルの位置付け，及び標準化の意義 341 |
| 4 標準通信プロトコルにおける健康モニタ機器における制約 342 |
| 5 通信プロトコルの標準化 343 |
| 6 おわりに 344 |
| 第32章 ホームヘルスケアシステムのフィールドテスト結果 |
| 1 大阪地区…木村穣，水庫功 345 |
| 1.1 大阪地区の特徴 345 |
| 1.2 被験者の概要 345 |
| 1.3 結果 345 |
| 1.4 考察 348 |
| 2 札幌地区：次世代ホームヘルスケアーシステム：戦略的防衛医療構想の実現に向けて…辰巳治之，明石浩史，新見隆彦，中村正弘，高橋正昇，太田秀造，二宮孝文，市川量一，菊池真，高塚伸太朗，戸倉一，穴水弘光 349 |
| 2.1 はじめに 349 |
| 2.2 戦略的防衛医療構想 350 |
| 2.3 生活習慣病の本質の解明 351 |
| 2.3.1 生物学的特性 351 |
| 2.3.2 社会的バックグランド 351 |
| 2.3.3 痛みの本質 351 |
| 2.3.4 精神的要素 351 |
| 2.3.5 生活習慣 351 |
| 2.4 新しいアプローチ 352 |
| 2.4.1 情報ネットワークと統合化システム 352 |
| 2.4.2 センサーデバイスとしてのホームヘルスケア機器開発 352 |
| 2.5 ゼロクリック 353 |
| 2.5.1 ゼロクリック効果 353 |
| 2.6 逆ナースコール 354 |
| 2.7 情報薬：究極の代替医療 354 |
| 2.7.1 情報薬の効果：エビデンス 354 |
| 2.7.2 頭脳系に作用 355 |
| 2.7.3 Evidence－Based，Tailor－Made Info－Medicine 355 |
| 2.8 情報薬の開発と処方 355 |
| 2.8.1 データの分析：RetrospeCtive Study 356 |
| 2.8.2 データの活用（情報薬の開発と効果）：Prospective Study 357 |
| 2.9 妊婦の健康管理 358 |
| 2.9.1 経過 358 |
| 2.10 次世代の医療：情報薬の処方 359 |
| 2.10.1 健康管理から超予防医療へ 359 |
| 2.10.2 次世代の救急救命システム 360 |
| 2.10.3 IPv6への期待 360 |
| 2.11 おわりに 360 |
| 第33章 パワースーツ：身体の運動機能補助に関する研究動向調査…横井浩史，山浦博志，岡崎達朗，加藤龍 |
| 1 はじめに（目的と背景） 363 |
| 2 パワースーツとは 364 |
| 3 補助対象となる部位 366 |
| 4 能動的運動補助のための要素技術と動力機構 367 |
| 5 受動要素による運動補助 370 |
| 6 運動意図推定の方法 374 |
| 7 今後の展開とまとめ 374 |
| 第34章 へルスケアのための環境バイオセンサ…宮島久美子，斎藤浩一，三林浩二 |
| 1 はじめに 377 |
| 2 生体認識素子を利用した有害環境ガス計測用バイオセンサ 377 |
| 2.1 酵素を利用したホルムアルデヒド計測用バイオスニファ 378 |
| 2.2 酵素活性阻害を利用したニコチン計測用バイオスニファ 380 |
| 3 免疫反応を利用した環境分析用バイオセンサ 382 |
| 4 おわりに 384 |
| 第1編 半導体プロセスの応用 |
| 第1章 バイオトランジスタを用いた生体分子検出チップ…松元亮，宮原裕二 |
| 1 はじめに 3 |
| 2 FETセンサ発展の経緯と課題 4 |
| 3 デバイ長による検出制限に留意した生体分子検出 4 |
| 4 遺伝子トランジスタの基本原理 5 |
