バイオセンサ 書籍
 
No.1753
遺伝子治療・診断の最先端技術と新しい医薬品・診断薬の開発
MEMSデバイスの加工・実装・評価技術

★医療現場のニーズに応える新製品開発のポイント、市場の狙い目!

「コンタクト」 「人工臓器」「完全埋め込み型」「アクチュエーター」「無痛針」「光血糖」「ウェアラブル」「絆創膏型」

 簡単に、かつ、短時間での検出、患者負担を減らす

バイオセンサ

先端科学技術と新製品への応用開発

発 刊 : 2014年4月30日  体 裁 : A4判 534頁   定 価 : 95,000円(税抜)

■ 本書のポイント 

《『使用者』の要望を満たすために!》

ポイント 1今後はこのような市場が狙い目

*在宅医療 *個別化医療 *POC検査市場 *ウエラブルセンサ
*環境測定センサ市場 *海外の市場展望 *味覚センサ市場
*においセンサ市場    など

ポイント 2. 他社と差を付ける最新技術をどう活用すればよいか

*認識物質ごとの高機能化 *固定化技術 *カーボンナノチューブの活用 *無痛・低侵襲化
*コンタクト型センサ *人工臓器用センサ *BODバイオセンサ *特許の出願、活用  など


ポイント 3. 医療現場のニーズと新製品開発のポイントとは

*血糖値センサ *泌尿器疾患 *皮膚疾患 *ストレス計測
*感染症 *薬事申請・保険適用申請 *ユピキタス医療への応用 など

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《高性能を備えたバイオセンサの開発》

◎競合製品よりも優位な製品開発を展開するために!

1.目的物質のみに応答をさせたい!
「選択性」・・・選択膜に検出物のみを正確に固着させるには?

2.目的物質が微量でも検出できるようにしたい!
「高感度」・・・測定物を固定化層へ固着させるには?

3.スムーズで短時間に測定値を検出したい!
「迅速性」・・・測定数値を容易かつ迅速に表示させるには?

4.測定数値のバラツキを安定化させたい!
「再現性」・・・同時再現、日内再現、日差再現を維持する!

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《安全性・利便性を果たすためのデバイス設計》

◎多種ある製品から自社製品を選定して貰うために!

1.長期間安定して稼動できるようにしたい!
「超寿命性」・・・電力の確保は? 測定部位の安定維持は?

2.体内に悪影響を及ぼしたくない!
「生体適合性」・・・埋め込み型の安全性評価は?素材は?

3.定期的な測定の痛みなどの負担を減らしたい!
「低or非侵襲性」・・・測定部位は? 測定値精度への影響は?

■ 執筆者(敬称略)

経済産業省 竹上 嗣郎 (独)産業技術総合研究所 栗田 僚二
ビジネス・コンサルタント 清末 芳生 (独)産業技術総合研究所 丹羽 修
東北大学 根本 靖久 芝浦工業大学 吉見 靖男
ロシュ・ダイアグノスティックス(株) 薬師寺 小百合 (有)中嶋アソシエイツ 中嶋 克行
ナノフォトニクス・ラボラトリー(株) 川口 伸明 大阪府立大学 堀中 博道
九内リサーチ 九内 健志 東海大学 槌谷 和義
(株)インテリジェントセンサーテクノロジー 池崎 秀和 王子計測機器(株) 橋爪 義雄
(株)島津製作所 喜多 純一 大阪歯科大学 橋本 典也
兵庫県立大学 水谷 文雄 九州大学 圓福 敬二
明治大学 桐迫 正 千葉科学大学 岡林 徹
九州工業大学 春山 哲也 岡山理科大学 尾ア 眞啓
東京工科大学 秋元 卓央 岡山理科大学 中川 益生
富山大学 鈴木 正康 東レ(株) 信正 均
(独)産業技術総合研究所 青木 寛 埼玉大学 幡野 健
東京農工大学 池袋 一典 鳥取大学 栗政 明弘
東京農工大学 吉田 亘 (株)テクノメディカ 山崎 浩樹
東京農工大学 阿部 公一 東北大学 井上 久美
近畿大学 森田 資隆 東京工科大学 中村 秀明
高知工科大学 榎波 康文 東洋大学 宮西 伸光
兵庫県立大学 高田 忠雄 日本大学 菅原 正雄
(独)産業技術総合研究所 横山 憲二 福岡工業大学 川上 満泰
(独)産業技術総合研究所 佐々木 典子 岡山理科大学 永谷 尚紀
大阪工業大学 大島 敏久 東京大学 光野 秀文
福井大学 里村 武範 東京大学 神崎 亮平
豊橋技術科学大学 浴 俊彦 豊橋技術科学大学 三澤 宣雄
大阪府立大学 長岡 勉 金沢工業大学 南戸 秀仁
京都工芸繊維大学 熊田 陽一 宇都宮大学 前田 勇
(独)産業技術総合研究所 矢吹 聡一 東京海洋大学 遠藤 英明
長岡技術科学大学 下村 雅人 インフォストラテジー特許事務所  尼崎 浩史
(独)産業技術総合研究所 松田 直樹 三枝国際特許事務所 淀谷 幸平
大阪府立大学 床波 志保 富士STA 三池 彰
大阪府立大学 日高 慎平 日本大学 加藤 浩
大阪府立大学 西田 敬亮 すこやかメディカル(株) 山本 晃史
グリーンケム(株) 山本 陽二郎 東京工業大学 植松 宏彰
(独)物質・材料研究機構 中尾 秀信 BSIグループジャパン(株) 鈴木 義明
大阪府立大学 飯田 琢也 エムベックス(株) 村井 弘一
山形大学 岡畑 恵雄 天理医療大学 山西 八郎
山形大学 古澤 宏幸 (独)産業技術総合研究所 粟津 浩一
新潟大学 馬場 暁 パナソニックヘルスケア(株) 南海 史朗
新潟大学 新保 一成 大阪府立大学 遠藤 達郎
新潟大学 加藤 景三 (株)タニタ 小出 哲
新潟大学 金子 双男 大阪大学 高野 徹
パナソニック(株) 有本 聡 東京医科歯科大学 吉田 雅幸
パナソニック(株) 吉岡 俊彦 東京医科歯科大学 石井 秀人
福井大学 末 信一朗 東京大学 坂田 利弥
ウシオ電機(株) 北川 鉄也 関東労災病院 武内 巧
熊本大学 冨永 昌人 近畿大学  川田 暁
高知大学 渡辺 茂 (独)産業技術総合研究所 脇田 慎一
大阪大学 前橋 兼三 慶應義塾大学 松原 由美子
徳島大学 安澤 幹人 東海大学医学部付属大磯病院 瀬戸 享往
東京都市大学 平田 孝道 北海道大学 千葉 仁志
金沢工業大学 井田 次郎 北海道大学 惠 淑萍
東京医科歯科大学 三林 浩二 北海道大学 武田 晴治
東京医科歯科大学 荒川 貴博 北陸大学 三浦 雅一
東京医科歯科大学 三木 大輔 藤田保健衛生大学 山田 治基
東京大学 高橋 正幸 順天堂大学 須賀 新
兵庫県立大学 前中 一介 北九州市立大学 礒田 隆聡

■ 目  次

第1章 医療用バイオセンサに関わる市場や周辺環境の展望

第2章 医療用以外のバイオセンサに関わる市場ニーズ、技術ニーズと展望

第3章 認識物質ごとに見るバイオセンサ製品化のための高機能化と問題点の解決策

第4章 各固定化技術での製品高機能化と開発上の問題点の解決策

第5章 選択膜・トランスデューサ部の高感度化技術と開発上の問題点の解決策

第6章 各素材のバイオセンサへの応用

第7章 埋め込み/飲み込み/装着型バイオセンサの安全性評価と開発上の問題点の解決策

第8章 高感度、高機能化を目指した医療用バイオセンサの開発事例

第9章 環境、食品などのバイオセンサの開発における課題と解決策の取り組み事例

第10章 特許出願の最新動向と検索法および他社を寄せ付けない特許取得法

第11章 バイオセンサ開発を成功させる評価手法、薬事申請、保険適用申請の進め方


第12章 他製品と差をつけるバイオセンサを作るための課題と解決策の取り組み事例

第13章 医療現場からみたバイオセンサへのニーズ


第14章 バイオマーカーを応用したバイオセンサの開発

第15章 センサネットワークによるユビキタス医療実現のための課題と解決策


◇ 第1章 医療用バイオセンサに関わる市場や周辺環境の展望 ◇

1節 バイオセンサ技術のロードマップからみる今後の展開

1.バイオセンサの分類
 1.1 狭義のバイオセンサに含まれる概念
 1.2 広義のバイオセンサに含まれる概念
 1.3 医療用バイオセンサの位置付け
2.バイオセンサ技術のロードマップと方向性
 2.1 これまでのバイオセンサ技術の展開と位置づけ
 2.2 考慮しておくべき環境や技術の変化
  -ビッグデータ社会
  -ワイヤレス通信技術
  -非接触給電技術
  -加速度センサ
 2.3 バイオセンサ技術のさらなる展開可能性
3.医療用バイオセンサの今後の展開

2節 在宅医療、パーソナルケアの市場予測から考えるバイオセンサの展望

1.在宅医療市場
 1.1 在宅医療とは
 1.2 在宅医療の内容
 1.3 在宅医療の現状と課題
 1.4 在宅医療のバリューチェーン
 1.5 在宅医療の市場予測におけるバイオセンサの展望
 1.6 POCTバイオセンサの実際
 1.7 POCT検査に求められること
2.パーソナルケアの市場
 2.1 パーソナルケアとは
 2.2 個別化医療とは
 2.3 自己血糖測定用バイオセンサ
 2.4 ウェアラブルバイオセンサ
 2.5 ウェアラブルバイオセンサを用いた健康情報システム

3節 個別化医療の市場動向、予測からみるバイオセンサーの展望

1.個別化医療の市場動向
2.個別化医療におけるバイオセンサー技術
3.デジタルドラッグによる個別化医療の新たなる展開
4.機器装置の臨床評価や社会実験の場としてのコホート研究基盤

4節 ポイント・オブ・ケア検査市場予測から考える検査・診断の今後の展望

1.POC検査市場概要
2.POC検査市場の今後の予測
 2.1 従来POC検査が不可能であった領域
 2.2 病院内実施POC検査結果のITによる管理
 2.3 病院・診療所外におけるPOC検査実施の拡大

5節 ウェアラブルセンサの市場動向と未来予想図

1.ウェアラブル生体情報センサ
 1.1 ライフレコーダ、バイタルデータロガーとしての生体情報センサ
 1.2 バイタルデータ計測の実際
 1.3 無線センサネットワークの構築
2.様々なタイプのウェアラブル生体情報センサ
 2.1 3軸加速度センサによる日常行動解析
  2.1.1 三菱化学「見守りゲイト」
  2.1.2 Philips Electronics「PAM-RL」
 2.2 異種のセンサ群併用による解析
  2.2.1 Adidas「miCoach」
  2.2.2 Polar Electro(フィンランド)
  2.2.3 Hidalgo(英国)
  2.2.4 SINTEF(ノルウェー産業技術研究所)「ePatch」
  2.2.5 Biovotion(スイス)
  2.2.6 CNSystems Medizintechnik(オーストリア)
  2.2.7 SHL Telemedicine(イスラエル)
  2.2.8 Plessey Semiconductors(英国)
 2.3 センシング・ウェア、センシング・シート
  2.3.1 CLARITY(アイルランド)「Biotex」
  2.3.2 INFM-CNR(イタリア)「PROeTEX」
  2.3.3 東京工科大学「SAS(睡眠時無呼吸症候群)センサ」
3.ウェアラブル生体情報センサのグローバル市場
 3.1 ウェアラブル生体センサのグローバル市場規模の推定
 3.2 生体センサ市場のブレークスルー:オープン・イノベーションによる新市場の形成
4.ウェアラブルセンサの未来予想図
 4.1 ナノテクノロジー,ナノバイオサイエンスとの融合
 4.2 障害者福祉や災害救援の支援
 4.3 インタラクション、コミュニケーション
 4.4 3D、AR(Augmented Reality:拡張現実)

6節 米国市場の現状と今後注目すべき事項

1.米国市場の特徴
 1.1 米国におけるバイオセンサ検査機器開発の特徴
 1.2 米国の臨床検査機器市場と医療保険制度
 1.3 検査機器のCLIA分類
 1.4 検査施設のCLIA登録
2.臨床検査分野別の米国企業の動向
 2.1 自己測定用検査機器(SMBG)
 2.2 能動的体内埋め込み型医療機器AIMD
 2.3 緊急検査機器
 2.4 小型検査機器と多項目検査(がん検査、感染症検査)
 2.5 中・大型装置への組込み


◇ 第2章 医療用以外のバイオセンサに関わる市場ニーズ、技術ニーズと展望 

1節 味覚センサーのローデーターをビジネス活用のために、どのようにして高付加価値情報にするか

1.味覚センサーによる味の「ものさし」(味の単位)創り 
2.どうしたら消費者の味の好みの差が見えるか
 2.1 好みの年齢による差をみるには
 2.2 好みの地域差を見るには
 2.3 お値打ち感や高級感を見るには
3.味の最適設計への活用
 3.1 味を目標に合わせるには
 3.2 味を目標にあわせながらコストダウンを図るには
4.味の変化の将来予測をするには(賞味期限の設定への応用)

2節 においセンサの市場ニーズ、技術ニーズと展望

1.市場から見たにおいセンサに対するニーズ
2.市場ニーズに対しての現存する技術シーズと期待される技術ニーズ

3節 今後の製品開発に向けた売れるバイオセンサへのアプローチ手法

1.バイオセンサと医療以外の用途
2.分析コスト・公定法・前処理
3.家庭や小規模事業者が使用し得るバイオセンサの開発
4.高性能バイオセンサの開発
5.海外でのバイオセンサの活用

4節 食品品質分析用バイオセンサの開発動向と市場・技術ニーズ

1. 市場ニーズ
 1.1 商品の自主回収
 1.2 食品製造における品質管理
 1.3 行政の施策
2. 開発動向
 2.1 技術ニーズ
 2.2 検出方式
3. 今後の課題
 3.1 前処理


◇ 第3章 認識物質ごとに見るバイオセンサ製品化のための高機能化と問題点の解決策 ◇

1節 認識物質のメカニズムと応用

【1】酵素

1.人工酵素とバイオセンサ
 1.1 人工酵素
 1.2 人工酵素センサ
 1.3 人工酵素センサによる分子構造共通性センシング:バイオコンタミナンツの網羅的検出
 1.4 バイオコンタミナンツ網羅的バイオセンシングのための人工酵素分子設計・合成
 1.5 人工酵素反応の情報変換:モレキュラートランスデューシング

【2】抗体(血液中のタンパク測定バイオセンサの開発事例)

1.SPRセンサー
 1.1 SPRセンサーの原理
 1.2 SPRを利用したバイオセンサー
 1.3 SPRセンサーのまとめ
2.LSPRセンサー
 2.1 LSPRセンサーの原理
 2.2 LSPRを利用したバイオセンサー
 2.3 LSPRセンサーのまとめ

【3】微生物

1.微生物センサ
 1.1 微生物センサとは
 1.2 微生物センサの特徴
 1.3 微生物センサの測定対象
 1.4 実用化された微生物センサ
2.微生物センサの性能を左右する要素
 2.1 固定化手法
 2.2 センサ膜の保存と供給
 2.3 認識素子としての微生物の探索及び開発
 2.4 酵母や細菌以外の細胞体
3.微生物センサ高機能化のための課題解決策
4.製品化に向けた課題解決策

【4】遺伝子

1.ラベル化フリーの遺伝子センサ
 1.1 核酸塩基の直接酸化に基づく核酸検出法
 1.2 センサ表面電荷の変化による遺伝子検出法
2.自己報告型の遺伝子センサ
 2.1 外部信号発生団を用いない遺伝子検出法
 2.2 シグナルオン型遺伝子検出法

【5】アプタマー

1.バイオセンサーの特徴
2.用いられる技術
 2.1 PCRと組み合わせた高感度な検出方法
 2.2 構造変化を利用した簡便な検出方法が開発
3.開発の課題点
 3.1 SELEXの特許に関する問題
 3.2 SELEX法の問題点
4.課題の解決
 4.1 DNAマイクロアレイを用いたアプタマー同定方法
 4.2 コンピュータ内でアプタマーを同定する方法
 4.3 ゲノム情報からアプタマーを同定する方法

【6】ペプチド

1.分子認識材料としてのペプチド
 1.1 ペプチドによる小分子化合物の分子認識への応用
 1.2 ペプチドによる乾細胞の分子認識への応用

【7】緑色蛍光タンパク質(緑色蛍光タンパク質を利用した有機リン化合物検出バイオフォトニックセンサの高速化、
広範囲ネットワーク化)

1.目標
2.国内外での実施状況
 2.1 有機リン化合物一般の分析法の現状について
 2.2 生体触媒素子について
 2.3 他の製品、技術について
 2.4 ネットワークセンシングシステムについて
3.実施してきた内容
 3.1 GFPドープ・ゾルゲル光導波路
 3.2 GFPドープ・ゾルゲルシリカ光導波路デバイス作製法
 3.3 GFPドープ・ゾルゲルシリカ光導波路からの緑色蛍光検出実験
 3.4 光導波路による有機リン化合物検出実験
4.今後の課題

【8】蛍光修飾核酸 (蛍光修飾核酸をもとにしたバイオセンサーの開発事例)

1.蛍光修飾核酸
2.蛍光修飾核酸とバイオセンサーへの応用
 2.1 核酸の基本構造と励起状態の性質
 2.2 核酸への官能基導入および分子修飾の方法
 2.3 蛍光核酸アナログと蛍光プローブへの応用
 2.4 発光分子・共役系発光ポリマーと核酸の複合体
 2.5 蛍光核酸を用いたバイオセンサー
 2.6 蛍光アプタマーセンサー
 2.7 蛍光核酸を用いた細胞内イメージング
3.まとめと今後の展望

2節 認識物質の課題と解決に向けた技術

【1】タンパク質変性、酵素の失活の防止

1.タンパク質の安定化剤
 1.1 緩衝液
 1.2 界面活性剤
 1.3 塩
 1.4 糖類,ポリオール類,アミノ酸
 1.5 その他
2.タンパク質の安定化剤の選択
 2.1 酵素活性測定
 2.2 バイオセンサ上での酵素安定化

【2】安定性の高い超好熱菌由来色素依存性脱水素酵素を用いたバイオセンサの開発

1.色素依存性D-プロリン脱水素酵素のバイオセンサへの応用
2.色素依存性L-プロリン脱水素酵素を利用した遺伝子DNAセンシング

【3】遺伝子組換え酵母によるDNA損傷センシング

1.レポーター酵母によるDNA傷害性検出法の概要
2.ガラクトシダーゼレポーター酵母によるDNA傷害性検出と高感度化
3.分泌性ルシフェラーゼレポーター酵母によるDNA傷害性検出
4.DNA修復欠損株を利用したDNA傷害性の高感度検出
5.まとめと今後の展望


◇ 第4章 各固定化技術での製品高機能化と開発上の問題点の解決策 ◇

1節 導電性ポリマへの桿菌の固定と化学センサへの応用

1.導電性ポリマ薄膜の性質と応用
 1.1 導電性ポリマの性質と陰イオンの取り込み
 1.2 導電性ポリマを用いた鋳型技術の開発と化学センサへの応用
 1.3 細菌センサの作製

2節 低分子抗体固定化技術の開発

1.材料親和性ペプチドを用いるタンパク質の固定化技術の開発
 1.1 ポリスチレン親和性ペプチド(PS-tag)
 1.2 分子認識メカニズムの解明とポリスチレン親和性ペプチドの改良
2.PS-tag融合単鎖抗体の開発
 2.1 組換え大腸菌によるscFv-PSの生産
 2.2 固相リフォールディングによる単鎖抗体固定化基板の調製
3.リアルタイムバイオセンサへの応用

3節 新規固定化担体の開発 〜ポリイオン複合体膜、セルロース膜〜

1.固定化担体の開発
2.選択性向上のための固定化担体
3.バイオセンサー長寿命化のための固定化担体

4節 酵素固定化電極を用いるバイオセンシング

1.バイオセンサの特徴
2.用いられる技術
 2.1 酵素固定化電極の作製
 2.2 酵素固定化電極によるバイオセンシング
3.開発の課題点

5節 FlLVrYOgkxスラブ光導波路分光法を用いた固液界面におけるタンパク質の吸着過程及び機能のその場観察

1.スラブ光導波路分光法
2.チトクロームcの吸着過程のその場観察
3.石英上に吸着したチトクロームcの酸化還元反応のその場観察

6節 金ナノ粒子固定化技術とセンサ応用

1.金ナノ粒子固定化と光学測定・解析方法
 1.1 金ナノ粒子の固定化方法
 1.2 光学測定と理論解析
2.金ナノ粒子固定化ビーズの光物性評価
 2.1 暗視野顕微鏡による金ナノ粒子固定化ビーズの観測
 2.2 局在表面プラズモンの協力現象と光センサ応用の可能性


◇ 第5章 選択膜・トランスデューサ部の高感度化技術と開発上の問題点の解決策 ◇

1節 水晶発振子のバイオセンサーへの応用

1.分子間相互作用の定量化ツールとしてのQCM法
2.酵素反応の追跡ツールとしてのQCM法
 2.1 QCM法で酵素反応を追跡することの意味
 2.2 タンパク質上での酵素反応

2節 表面プラズモン共鳴法を用いたバイオセンサの開発

1.ポリアミノベンジルアミンを用いたカテコールアミンの検出
 1.1 実験方法
 1.2 実験結果と考察
2.透過型表面プラズモン共鳴法によるポリピロール誘導体薄膜上ヒトIgGの検出
 2.1 実験方法
 2.2 実験結果と考察

3節 電位変化量計測を用いたドライ系高感度測定システム

1.開発の背景と目的
2.ドライチップ化へのアプローチ
3.平面基板を用いた測定システムの設計
4.電位シフトへの着目
5.電位変化量測定の流れと現時点での到達点
6.まとめと今後の展望

4節 機器組込型ワンチップバイオセンサ用トランスデューサーの開発

1.“His-tag”技術を用いたタンパク質の配向固定化
2.部位特異的親和性を持つペプチドを用いた抗体の配向固定化免疫センサ
3.LB膜を用いたタンパク質の分子配向制御
4.交互積層法によるデバイス構築
 4.1 有害微生物検出への応用
 4.2 酵素,補酵素,メディエータ間の電子伝達場を有するDNAバイオセンシングシステムの構築と標的DNAの電気化学検出の原理

5節 実用可能なSPR 向けセンサチップの開発

1.SPRセンサーを用いた医療診断システム
 1.1 SPRセンサー
 1.2 センサーチップ
 1.3 SPRセンサーを有する医薬診断システムの信頼性
 1.4 SPRセンサーを有する医療診断システムの構成
2.SPR向けセンサーチップの開発
 2.1 センサーチップ
 2.2 初期試作センサーチップ
 2.3 初期試作センサーチップの問題点
 2.4 実用可能なSPR向けセンサチップ
 2.5 改良型センサーチップと検体送液・排出ユニットとの接続


◇ 第6章 各素材のバイオセンサへの応用 ◇

1節 カーボンナノチューブを用いたバイオセンサ作製

1.カーボンナノチューブを用いる上での注意点
 1.1 カーボンナノチューブの構造欠陥の影響
 1.2 カーボンナノチューブの表面汚染の影響
 1.3 カーボンナノチューブに含まれる不純物の影響
2.カーボンナノチューブ基板電極の作製とそのバイオセンサへの応用
 2.1 カーボンナノチューブ基板電極の作製
 2.2 バイオセンサへの応用

2節 バイオセンシング用金ナノ粒子の開発 〜何でも固定化金ナノ粒子をめざして〜

1.金ナノ粒子を利用したバイオセンシング・イメージング
 1.1 バイオセンシング
 1.2 バイオイメージング
2.金ナノ粒子の作製と表面修飾
 2.1 金ナノ粒子の作製
 2.2金ナノ粒子の表面修飾
3.糖還元金ナノ粒子の合成
4.糖還元金ナノ粒子の機能化とバイオセンシングへの応用

3節 グラフェンのバイオセンサへの応用

1.開発の背景と目的
2.グラフェン
3.グラフェンデバイスを用いたバイオセンサへの応用
4.タンパク質の選択的検出
 4.1 アプタマーを用いたタンパク質の検出
 4.2 フラグメント抗体を用いたタンパク質の検出


◇ 第7章 埋め込み/飲み込み/装着型バイオセンサの安全性評価と開発上の問題点の解決策 ◇

1節 体内埋め込み測定用バイオセンサの開発

1.体内埋め込み測定用バイオセンサのデザイン
 1.1 基質特異性(高選択性)
 1.2 低侵襲性
 1.3 生体適合性
 1.4 安定性(センサ寿命)
 1.5 安全性

2節 体内埋め込み型バイオセンサの生体適合性向上

1.生体埋め込み型カーボンナノチューブセンサにおける生体適合性の向上と評価
2.小動物を用いた埋め込み実験
3.血球算定検査による炎症反応の傾向検討
4.HE染色による組織形態変化観察
5.RT-PCRによる炎症性サイトカイン発現の評価

3節 埋め込み医療デバイスへの応用を目指した極低電力集積回路とMOSデバイス技術の現状と展望

1.埋め込み医療デバイス向け極低電力集積回路の現状と展望
 1.1 極低電力MCUの現状
 1.2 極低電力MCUの今後の展望
2.極低電力MOSデバイスの現状と研究動向
 2.1 極低電力MOSデバイスの現状と課題
 2.2 次世代極低電力デバイス(Super Steep Cut Off Device)の研究状況

4節 ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサの開発と評価

1.涙液グルコース計測
2.ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサ
 2.1 ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサの作製
 2.2 ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサによるin-vitro涙液糖モニタリング
 2.3 ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサによるin-situ特性
 2.4 経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)に伴う涙液糖の時間変化

5節 完全埋め込み型グルコースセンサの開発例

1.糖応答性蛍光ゲルビーズ
 1.1 糖応答性蛍光ゲル
 1.2 糖応答性蛍光ゲルビーズの作製
 1.3 蛍光ゲルビーズの埋め込み及び血糖応答性評価
2.糖応答性蛍光ゲルファイバ
 2.1 糖応答性蛍光ゲルファイバの作製
 2.2 糖応答性蛍光ゲルファイバの埋め込み及び炎症性評価
 2.3 長期埋め込み後の性能評価

6節 絆創膏型生体センサの開発事例

1.なぜ絆創膏か
2.検出すべき対象
3.望ましい最終形態
4.絆創膏型ラージモデルの例
5.計測例

7節 携帯可能な高感度免疫センサの開発について

1.ナノインプリンティング法を利用した局在表面プラズモン共鳴デバイス
 1.1 インプリンティング法によるナノホールアレイ形成
 1.2 ナノホールアレイによる表面プラズモン共鳴測定
 1.3 イムノアッセイによる腫瘍壊死因子計測への応用

8節 人工臓器用化学センサの開発について

1.人工心肺
2.人工心臓
3.血液透析および腹膜透析
4.人工膵臓


◇ 第8章 高感度、高機能化を目指した医療用バイオセンサの開発事例 ◇

1節 POCTキットの開発に役だつ迅速検査の基礎知識

1.POCTの歴史
2.POCTの定義
3.リアルタイム検査とPOCT
4.検査の精度管理のためのPOCTコーディネータの役割
5.POCTの将来

2節 光血糖値センサーの開発

1.光血糖値センサーに用いられるグルコースの光学特性
 1.1 吸収の変化を検出
 1.2 ラマン散乱スペクトルを検出
 1.3 屈折率の変化を検出
2.光血糖センサーの例 −偏光コヒーレンスを利用した光血糖センサー−

3節 無痛針を有する糖尿病センサの開発

1.携帯型HMSの概要
 1.1 HMSのシステム概要
 1.2 極細針の創製技術の開発
 1.3 バイオセンシングシステムの開発
  1.3.1 血糖測定器
  1.3.2 測定原理
  1.3.3 2電極法を用いた測定実験
  1.3.4 電流の理論的評価

4節 バイオプロセスにおけるバイオセンサ技術

1.バイオプロセスにおけるバイオセンサの役割
2.バイオプロセス用のバイオセンサの実際
 2.1 装置構成
  -送液系
  -恒温化
 2.2 センサの構成
  -電極
  -固定化カラムリアクタ
 2.3 測定対象と酵素反応
 2.4 マルチチャンネルバイオセンサ

5節 水晶振動子マイクロバランス法を応用した歯科用バイオセンサの開発

1.歯科生体金属材料QCMセンサの開発
2.ハイドロキシアパタイトQCMセンサの開発
3.HApQCMセンサを用いた歯質汚れの吸着 除去のモニタリング

6節 磁気マーカーと高感度磁気センサを用いたバイオセンシング

1.磁気マーカーを用いた免疫検査
2.磁気的免疫検査法
 2.1 未結合マーカーの磁気特性
 2.2 磁気緩和法
 2.3 磁化率測定法
3.免疫検査実験

7節 尿素センサによる血液透析モニタの開発事例

1.尿素濃度の計測方法
2.見えてきた課題

8節 超高感度DNAチップの開発

1.DNAチップによる解析技術
 1.1 特徴
 1.2 開発の歴史
 1.3 課題
2.超高感度DNAチップ“3D-Gene”の開発
 2.1 高感度技術のポイント
 2.2 高感度DNAチップの応用

9節 シロールをコアとした糖鎖担持カルボシランデンドリマーを用いたバイオセンサへの応用

1.糖鎖クラスター化合物による感染症阻害
 1.1 糖鎖クラスター効果
 1.2 糖鎖担持カルボシランデンドリマー3)
2.糖鎖クラスター効果を利用した感染症検査薬
 2.1 AIE(Aggregation-induced Emission) 効果のセンサへの応用
 2.2 シロールをコアに有する糖鎖担持カルボシランデンドリマーの水溶液中での物性評価
 2.3 レクチンセンサとしての評価
 2.4 シロールをコアとする糖クラスター化合物の混合による多標的検出への利用

10節 細胞周期とDNA損傷を検出するバイオセンサーとその画像解析システム

1.細胞周期とDNA損傷のバイオセンサーの基本原理
 1.1 細胞周期とその検出
 1.2 S期とDNA合成
 1.3 PCNAによる複製起点の可視化とその変動パターン
 1.4 DNA損傷と細胞周期チェックポイント
 1.5 DNA損傷応答
 1.6 DNA損傷の可視化
 1.7 その他の手法との比較(Fucci)
2.ライブセルイメージングのための機器
 2.1 タイムラプス顕微鏡撮影のための培養装置
 2.2 顕微鏡システム
3.画像解析技術とその応用
 3.1 デジタル画像解析による定量分析
 3.2 細胞の核内の変化を捉えるための手順
4.細胞周期とDNA損傷バイオセンサーシステムの応用具体例とその展開
 4.1 細胞周期の解析手順
 4.2 細胞周期のプロファイルのグラフ
 4.3 薬剤の細胞周期への影響評価
 4.4 細胞周期とDNA損傷
 4.5 薬剤処理によるDNA損傷の変化
 4.6 DNA複製と損傷フォーカス
 4.7 今後の展開と応用

11節 バイオセンサの再現性評価

1.バイオセンサの特徴
2.用いられる技術
3.開発の課題点

12節 簡易型エンドトキシンセンサの実現に向けた電気化学計測法の開発

1.電気化学計測法を用いるエンドトキシン検出の概要
 1.1 電気化学測定原理
 1.2 アンペロメトリ法による電気化学エンドトキシンセンシング
 1.3 ボルタンメトリ法による電気化学エンドトキシンセンシング
 1.4 インピーダンス法による電気化学エンドトキシンセンシング
2.各種電気化学エンドトキシン検出法の比較
 2.1 感度の比較
 2.2 利便性や商品化しやすさの比較


◇ 第9章 環境、食品などのバイオセンサの開発における課題と解決策の取り組み事例 ◇

1節 環境水質測定用バイオセンサの開発事例、課題解決策

1.有機汚濁
 1.1 溶存酸素(DO)型BODバイオセンサ
 1.2 シングルメディエータ(SM)型BODバイオセンサ
 1.3 ダブルメディエータ(DM)型BODバイオセンサ
 1.4 その他のBODバイオセンサ
  1.4.1 化学発光式BODバイオセンサ
  1.4.2 比色式BODバイオセンサ
2.富栄養化
 2.1 リン酸イオンバイオセンサ開発の重要性
 2.2 電極式リン酸イオンバイオセンサ
 2.3 化学発光式リン酸イオンバイオセンサ
3.毒性
 3.1 測定法における毒物と毒性の違い
 3.2 呼吸阻害型毒性バイオセンサ
 3.3 代謝阻害型毒性バイオセンサ
  3.3.1 比色式毒性バイオセンサ
  3.3.2 解糖系代謝振動波形を用いた多指標バイオセンシング

2節 SBRSと糖質関連バイオセンサ

1.バイオセンサのルーツ
2.糖質関連分子とバイオセンシング技術
3.D-アロースセンサの開発

3節 バイオセンサーを用いる神経伝達物質の検出

1.グルタミン酸センサー
2.今後の展望

4節 メディエータを用いたフローインジェクション型BODバイオセンサ

1.センサシステム
 1.1 測定装置
 1.2 微生物固定化粒子
 1.3 センサ応答測定
2.センサ応答
 2.1 応答曲線
 2.2 測定条件の影響
 2.3 BODの評価
 2.4 本センサシステムの特色と課題

5節 酵素活性阻害を利用した残留農薬検出用バイオセンサの開発

1.農薬検出方法の現状
2.酵素活性阻害を利用した残留農薬検出用バイオセンサ
 2.1 酵素活性阻害を利用した残留農薬検出バイオセンサの原理と現状
 2.2 酵素活性阻害を利用した残留農薬センサ(目視での検出)
 2.3 酵素活性阻害を利用した残留農薬センサ(電気化学測定)

6節 昆虫嗅覚受容体の匂いバイオセンサへの応用

1.卵母細胞を用いた嗅覚センサ
 1.1 卵母細胞からの電流計測
 1.2 嗅覚受容体を発現させた卵母細胞の応答
 1.3 嗅覚受容体発現卵母細胞を組み込んだセンサチップ
2.培養細胞を用いた嗅覚センサ
 2.1 匂い物質を蛍光強度変化量として検出可能なSf21細胞系統の樹立
 2.2 匂いセンサ素子として昆虫嗅覚受容体を発現させたSf21細胞の匂い検出性能
 2.3 昆虫嗅覚受容体発現Sf21細胞系統を組み込んだセンサチップ

7節 味・匂い等の感性バイオセンサ開発における課題と解決策の取り組み事例

1.感性バイオセンサの開発現状
 2.1 味センサシステムの応用例と課題
 2.2 匂いセンサシステム応用例と課題
2.感性バイオセンサの高機能化

8節 DNA-タンパク質複合体の固相への修飾による有害金属の蛍光検出

1.検出の原理
2.DNA―タンパク複合体の修飾法と蛍光強度測定による検出法
 2.1 センサタンパク質の調製
 2.2 プロモータ/オペレータ領域DNAの調製
 2.3 DNA―タンパク質複合体の固相修飾
 2.4 蛍光測定による有害金属検出法
3.蛍光測定による有害金属の検出
 3.1 カドミウムの検出
 3.2 ヒ素の検出


9節 バイオセンサによる迅速・簡便な魚類の健康診断

1.血液成分のモニタリング
2.魚病細菌の検出
3.産卵時期の予測


◇ 第10章 特許出願の最新動向と検索法および他社を寄せ付けない特許取得法 ◇

1節 バイオセンサ関連特許の検索術

1.調査の前段階
 1.1 特許調査の目的
  -先行技術調査
  -侵害調査
 1.2 調査コストの見積り
 1.3 データベースの選択
2.具体的な調査例
 2.1 調査テーマの設定
 2.2 調査テーマの分析
 2.3 予備検索
 2.4 キーワードを使った検索
  -同義語・類義語の選定
  -検索対象
 2.5 特許分類を使った検索
 2.6 分類検索のコツ
 2.7 キーワードと特許分類の使い方
 2.8 スクリーニング
  -NOT演算の利用
  -ハイライト表示
 2.9 調査後のフォロー
  -引用文献のチェック
  -法的状況のチェック

2節 特許出願書類作成における留意点

1.特許出願書類
 1.1 「特許請求の範囲」の記載
 1.2 「明細書」及び「図面」の記載
 1.3 「要約書」の記載
2.特許要件
 2.1 新規性及び進歩性
 2.2 実施可能要件及びサポート要件

3節 自社技術の守り方と他社特許の攻め方

1.自社技術の守り
 1.1 自社特許の強化
  -特許請求の範囲は方法と物質で取る
  -明細書の記述が拠り所
  -審査請求時の特許庁とのやり取り「包袋」は重要
  -実施例の記述の重さ
 1.2 他社製品の排除
  -他社製品の市場調査とリスク判断
  -他社製品の調査と収集
  -他社製品の保存
  -他社製品の分析と報告書
  -他社への警告状
  -特許の無効審査請求に対する準備
  -特許侵害訴訟の提訴
  -裁判中の対応
  -和解
2.他社特許の攻め方
 2.1 調査をしっかり行う
  -国内外既存技術の調査
  -海外の調査
  -特許の追加、補正などの調査
 2.2 情報提供
 2.3 他社特許の権利状況調査
 2.4 無効審判の請求

4節 医療用バイオセンサに関する特許審査の実務と拒絶理由への対応

1.特許審査の基本方針
2.バイオセンサと特許審査
 2.1 医療・健康分野
 2.2 食品・発酵分野
 2.3 環境分野
 2.4 セキュリティ分野
3.医療用バイオセンサの構成技術における拒絶理由への対応
 3.1 分子識別素子
 3.2 トランスデューサー
 3.3 固定化層
 3.4 選択膜・メディエーター


◇ 第11章 バイオセンサ開発を成功させる評価手法、薬事申請、保険適用申請の進め方 ◇

1節 異業種から新規参入する際に薬事申請で留意すべきポイント

1.薬事法による規制
 1.1 薬事法で何が規制されるのか
 1.2 業とは何か
 1.3 品目の承認と認証とは何か
 1.4 医療機器の管理の仕組み
2.薬事申請
 2.1 業申請の流れ
 2.2 業許可を取得するための要件とは
 2.3 品目申請の流れ
 2.4 承認・認証申請における留意事項
 2.5 医療機器市場への新規参入時に、特に留意しなければならない事項

2節 承認申請書類の必要事項と作成のテクニック

1.承認申請書類の必要事項と作成のポイント
 1.1 承認申請分類
 1.2 薬事申請のデザイン
  1.2.1 既存の体外診断医薬品がある場合
  1.2.2 検出用試薬(定性分析)の場合
  1.2.3 測定用試薬(定量分析)の場合
 1.3 基本要件への適合性
  1.3.1 安全性・有効性に関する基本的な要求事項
  1.3.2 薬事申請前後の必要事項
  1.3.3 基本要件適合性チェックリストの記載事項
 1.4 申請書・及び添付資料の要件と記載方法
  1.4.1 承認申請書の項目と記載事項
  1.4.2 添付資料(STED)の要件と記載方法
2.産学連携の推進
 2.1 産学連携マッチング
 2.2 公的資金の活用
 2.3 治験相談
 2.4 患者を対象とした臨床研究

3節 医療機器認証制度の概要、指針、手続き

1.対象となる医療機器
2.認証申請に必要な手続き

4節 保険適用希望書の作成と審査の実態

1.C区分申請の対象となるもの
2.医療機器に対する新規保険適用の現状
3.保険適用希望書作成の実際
 3.1 C区分保険適用希望書の様式
 3.2 臨床上の有用性の考え方
  3.2.1 バイオセンサーに関する保険適用の留意点
 3.3 医療経済上の有用性の考え方
 3.4 費用対効果について
4.保険適用環境について

5節 測定法評価のための基礎統計

1.正規分布と基本統計量
 1.1 正規分布(normal distribution)
 1.2 分散と標準偏差
 1.3 分散と自由度(degree of freedom;df) 
 1.4 正規分布における標準偏差の意味
 1.5 標準誤差(standard error; SE)
2.相関と回帰
 2.1 相関分析
 2.2 相関係数
 2.3 回帰分析(regression analysis)
 2.4 最小二乗法(least squares method)
 2.5 線形関係式(linear function relationship)
  2.5.1 標準主軸回帰(図2.3)
  2.5.2 主成分回帰(図2.3)
  2.5.3 Deming回帰(図2.4)
3.判別特性とROC曲線
 3.1 感度と特異度
 3.2 陽性的中率と陰性的中率
 3.3 ROC曲線


◇ 第12章 他製品と差をつけるバイオセンサを作るための課題と解決策の取り組み事例 ◇

1節 より小型のセンサを商品化させるには

1.インフルエンザ亜種検出の必要性
2.導波モードセンサとは?
3.小型化への取り組み
4.導波モードセンサによる測定実施例
5.今後の展開

2節 より高感度なバイオセンサを商品化させるには【1】

1.糖尿病と血糖センサ
2.高性能化への課題
 2.1 採血、操作にともなう誤差要因
 2.2 血液中の妨害物質
 2.3 センサ自体の誤差要因
3.実用化への課題解決
 3.1 血糖センサの構成
 3.2 電子伝達体
 3.3 血球、タンパク、振動などによる影響の低減
 3.4 酵素

3節 より高感度なバイオセンサを商品化させるには【2】

1.バイオセンサ高感度化の課題
 1.1 認識素子
 1.2 界面
 1.3 トランスデューサ
2.高感度化の取り組み事例
 2.1 ナノ構造より観察される光学特性を利用した高感度バイオセンサ
 2.2 局在表面プラズモン共鳴を利用した高感度バイオセンサ
 2.3 フォトニック結晶を利用した高感度バイオセンサ

4節 より迅速なバイオセンサを商品化させるには

1.バイオセンサの特徴
2.バイオセンサの作製方法
3.バイオセンサの応用
 3.1 グルタミン酸センサ
 3.2 胆汁酸センサ


◇ 第13章 医療現場からみたバイオセンサへのニーズ ◇

1節 甲状腺腫瘍

1.甲状腺濾胞癌の術前診断法
 1.1 Galectin-3 Thyrotest
 1.2 穿刺吸引核酸診断法(ABND)
2.甲状腺分化癌の予後判定
3.血中サイログロブリンの定量

2節 糖尿病

1.実際の糖尿病外来でのPOCT
2.SMBGとの違い
 1.1 血糖測定
 1.2 HbA1c測定
 1.3 持続血糖測定器(CGM:Continuous Glucose Monitoring)

3節 糖尿病−採血フリーグルコースセンサの開発−

1.背景
2.様々なバイオセンサ
3.糖尿病診断に用いる生体液
 3.1 尿
 3.2 汗
 3.3 涙
 3.4 唾液
4.半導体原理を利用したグルコーストランジスタ

4節 泌尿器疾患

1.前立腺特異抗原(PSA)
2.血清テストステロン
3.尿BTA、尿NMP22
4.シスチン尿症

5節 皮膚疾患

1.皮膚の病変を観察するもの
 1.1 ダーモスコピー 
 1.2 ロボスキンアナライザーR(エムエムアンドニーク社)
 1.3 VISIAR (インテグラル社)
2.皮膚の色を測定するもの
 2.1 色彩色差計
 2.2 メグザメーターR (インテグラル社)
 2.3 スキントーン・カラースケールR (第一三共ヘルスケア社)
3.皮膚の機能を測定するもの
 3.1 水分
 3.2 AGE

6節 ストレス計測バイオセンサの開発事例

1.はじめに
 1.1 社会ニーズ
 1.2 うつ病の早期診断
2.ストレス計測
 2.1 現状のストレス計測法
 2.2 ストレス計測ニーズ
3.現状のPOCTバイオセンサ市場
 3.1 開発されたストレス計測事例
 3.2 元気チップ解析サービス
 3.3 唾液アミラーゼ活性計測機器
 3.4 唾液コルチゾール計測機器

7節 血栓性障害

1.抗凝固薬ワルファリンのモニタリングに用いられるPOCT
2.抗血小板薬のモニタリングに用いられるPOCT

8節 性感染症

1.性感染症とは 
2.測定方法及び測定原理
3.医療現場での活用とその他の活用
 3.1 精度管理
 3.2 保存方法
 3.3 測定感度
 3.4 有効期限
 3.5 妨害物質
 3.6 検体量
 3.7 反応中と反応時間
 3.8 使用検体
 3.9 検体採取手技
 3.10 目視判定のばらつき
 3.11 結果の解釈
 3.12 キットの付属品
 3.13 検査項目のセット化
 3.14 検査価格

9節 過酸化脂質・酸化LDL測定のためのバイオセンサ

1.低比重リポ蛋白質とは
2.酸化LDLまたは過酸化脂質の検出方法
 2.1 共役ジエン体の検出
 2.2 アルデヒドおよびその修飾物の検出
 2.3 抗原抗体反応やスカベンジャー受容体を利用した検出
 2.4 HPLCおよび質量分析を用いた過酸化脂質の検出方法 
 2.5 電極を用いた検出
 2.6 原子間力顕微鏡(AFM)を用いたLDLの酸化状態の測定


◇ 第14章 バイオマーカーを応用したバイオセンサの開発 ◇

1節 骨代謝マーカー

1.骨代謝マーカーの種類
2.検体取り扱い時の注意点
3.骨代謝マーカー測定の臨床応用と注意点
 3.1 骨代謝マーカーを用いた薬剤の選択
 3.2 効果判定が可能な骨代謝マーカーと治療薬剤の組み合わせ
4.今後の課題

2節 変形性関節症マーカー

1.関節の構成
2.生物学的マーカーの種類
3.生物学的マーカーの臨床的応用
 3.1 OAの進行予知
 3.2 OA治療有効性の予測
 3.3 抗OA薬の薬効評価

3節 卵巣がん

1.疫学
2.発症機序・病態
3.診断
 3.1 FIGO(国際産科婦人科連合)進行期分類
 3.2 良性と悪性の鑑別
4.治療の現状と問題点(国内外を含む)
5.今後求められる診断・治療
6.治療効果判定(臨床試験デザイン)


◇ 第15章 センサネットワークによるユビキタス医療実現のための課題と解決策 ◇

1.センサネットワークの利点と課題 
2.生体情報計測におけるセンサネットワークの現状
3.ユビキタス医療診断への展開

 

バイオセンサ 技術 書籍