スマート・ヒューマンセンシング

Human Sensing for Smart Life Care ～Sensor, Information & Energy Technologies in Health Conscious Society with Big Data～

【第一編　健康な暮らしを支えるヒューマンバイオセンシングとデバイス技術】

第1章　ウエアラブル化学/バイオセンサと自立駆動可能な人工臓器モデル　　(三林浩二)
1　はじめに
2　ソフトコンタクトレンズ(SCL)型バイオセンサ
2.1　生体適合MEMS技術を用いたソフトコンタクトレンズ型バイオセンサの開発
2.2　SCL型センサによる涙液糖の連続計測と血糖値評価の可能性
3　ウエアラブル酸素センサと血液ガスの非侵襲モニタリング
3.1　経皮ガス計測のためのウエアラブル酸素センサの開発
3.2　瞼結膜による経皮酸素モニタリング
4　血糖エネルギーにて駆動・制御を行う薬物放出デバイス(人工すい臓モデル)
4.1　化学エネルギー駆動による薬物放出デバイス
4.2　薬物放出デバイスの動作評価と高性能化
5　おわりに

第2章　健康管理・予防医療をめざしたウェアラブル生体・環境情報処理基盤の開発　　(山田一郎)
1　はじめに
2　健康管理・予防医療の実現に向けた情報処理基盤
3　ウェアラブル血圧センシング
3.1　脈波伝播速度法に基づく血圧センシング手法の実現
3.2　ウェアラブル血圧センサによる連続血圧計測の実証実験
4　行動識別技術
5　まとめ

第3章　MEMS 技術による身体貼り付け型人体活動モニタリングシステム　　(前中一介)
1　はじめに
2　絆創膏型システムについて
3　計測すべき対象量
4　MEMS技術 / 電子回路技術の現状と限界
5　MEMS技術を核としたセンシング融合
5.1　センサ融合
5.2　発電
5.3　素材
5.4　ASIC(Application Specific Integrated Circuit)
6　データ例
7　おわりに

第4章　人体近傍通信のヘルスケア応用　　(池田泰久)
1　医療・ヘルスケアに対する人体近傍通信要請の背景
2　人体近傍通信の技術概要
2.1　IEEE802.15に規定された通信方式
2.2　IEEE802.15以外の通信方式
3　人体近傍通信の応用
3.1　利用される形態
3.2　具体的応用
4　医療・ヘルスケア市場の環境変化と進展方向

第5章　ドライバーモニタリング　　(大見拓寛)
1　はじめに
2　眠気状態センシングの手法
3　ドライバーモニタリングシステムの開発
4　実車環境の課題と課題克服への取り組み
5　眠気の推定技術
6　おわりに

第6章　電気化学血糖センサ　　(南海史朗)
1　はじめに
2　開発の背景
3　血糖センサ技術の概要
3.1　センサ構成,電極形成
3.2　電子伝達体
3.3　血球,振動への対策
4　高性能化への取り組み
4.1　センサ電極
4.2　酵素
4.3　センサ構成,性能の推移
5　おわりに

第7章　ヘルスケアデバイスおよびサービスの開発(減量支援)　　(中嶋宏)
1　はじめに
2　生活習慣改善の重要性
2.1　身体および生活習慣の状況について
2.2　生活習慣とそのモニタリングの重要性
3　システムヘルスケアとプラットフォーム
3.1　システム論的アプローチ
3.2　ヘルスケアプラットフォーム
4　減量支援プログラムとその評価について
4.1　朝晩ダイエット(日毎の体重管理)
4.2　ゾーンダイエット(月毎の体重管理)
4.3　評価と考察
5　おわりに

第8章　健康回復支援のための唾液ストレスセンサ　　(山口昌樹)
1　はじめに
2　急性ストレスのセンサ
2.1　アミラーゼ測定の意義
2.2　唾液アミラーゼ用ドライケミストリーセンサ
3　慢性ストレスのセンサ
3.1　コルチゾール測定の意義
3.2　唾液コルチゾール用イムノセンサ
4　ストレス・エビデンスの提供
5　おわりに

第9章　電流検出型DNAチップシステムの開発と医療応用　　(橋本幸二)
1　はじめに
2　電気化学的DNA検出技術の原理および特徴
3　電流検出型DNAチップおよび検出装置
4　おわりに

【第二編　近未来医療のための先端バイオセンシング】

第1章　家庭用インクジェットプリンタを用いた紙基板ヘルスケアセンシングチップ(山田健太郎、鈴木孝治、チッテリオ ダニエル)
1　序論
2　コンセプト
3　マイクロ流路作製
4　家庭用インクジェットプリンタで作製したマイクロ流路の評価
5　過酸化水素センシングチップ作製への応用およびサンプルの分析
6　タンパク質センシングチップ作製への応用およびサンプルの分析
7　結論

第2章　テラヘルツイメージングの応用とデバイス開発　　(尾内敏彦)
1　はじめに
2　テラヘルツイメージング
2.1　測定装置
2.2　生体関連分子の測定
2.3　生体サンプルの分析
3　テラヘルツ検体検査
3.1　伝送線路型センサー
3.2　DNA検査
4　おわりに

第3章　非標識神経伝達物質イメージセンサシステム　　(澤田和明)
1　はじめに
2　イオンイメージセンサ技術
3　アセチルコリンイメージセンサ
4　アセチルコリンイメージセンサの応用
5　おわりに

第4章　生体ガスの可視化計測　　(荒川貴博、三林浩二)
1　はじめに
2　エタノールガスの可視化計測システムの構築
2.1　エタノールガスの可視化計測システム
2.2　可視化によるエタノールガスの可視化計測
3　呼気中アルコールを用いたアルコール代謝評価
3.1　呼気中アルコールの可視化計測と評価
3.2　呼気中アルコールを用いた代謝機能評価
4　おわりに

第5章　体内埋め込み型グルコースセンサ　　(高橋正幸、竹内昌治)
1　背景
2　完全埋め込み型グルコースセンサ
3　糖応答性蛍光色素
4　糖応答性蛍光ゲルビーズ
4.1　糖応答性蛍光ゲルビーズの作製
4.2　蛍光ゲルビーズの埋め込み及び血糖応答性評価
4.3　蛍光ゲルビーズの課題
5　糖応答性蛍光ゲルファイバ
5.1　糖応答性蛍光ゲルファイバの作製
5.2　糖応答性蛍光ゲルファイバの埋め込み及び炎症性評価
5.3　長期埋め込み後の性能評価
5.4　蛍光ゲルファイバの課題
6　測定装置について
7　おわりに

第6章　バイオトランジスタ　　(合田達郎、宮原裕二)
1　はじめに
2　バイオトランジスタ
3　核酸検出
4　タンパク質検出
5　細胞膜糖鎖の検出
6　細胞膜トランスポーター活性の検出
7　おわりに

第7章　miRNAを迅速分析するナノ診断デバイス　　(一木隆範)
1　はじめに
2　分泌型miRNAによる診断の課題
3　カード型miRNA診断デバイス
3.1　エキソソーム・miRNA精製ユニット
3.2　LASH法によるfmolレベルmiRNAの無標識検出・定量
4　まとめ

【第三編　健康・医療ビッグデータ時代のための情報ネットワークとエネルギーハーベスト技術】
第1章　医療ネットワーク(次世代テレケア・テレメディスン)　　(辰巳治之、新見隆彦、溝口照悟、太田秀造、二宮孝文、市川量一、菊池真、穴水弘光)
1　はじめに
2　情報について
2.1　情報
2.2　情報薬
2.3　情報(ビッグデータ)の価値
3　戦略的防衛医療構想
4　Medical Internetの実現を目指して
4.1　解決すべきもの,必要なもの
4.1.1　IXの問題の解決
4.2　IPv6
4.2.1　医療系とIPv6
4.3　IPv6トポロジカルアドレッシングポリシーの提案
4.3.1　位置情報をIPv 6に埋め込む
4.3.2　緊急性をIPv6埋め込む
4.3.3　ベストエフォートよりベターエフォート
4.3.4　End to End Multihome
4.4　Virutal Global Network(VGN)
4.4.1　IPv4とIPv6による通信実験
4.4.2　VGNの可能性
4.5　VGN IX実験
4.5.1　その効果は?
5　医療ネットワークのインフラ
6 　おわりに

第2章　ボディエリアネットワークとワイヤレスエネルギー伝送　　(越地福朗)
1　はじめに
2　ボディエリアネットワーク
3　人体通信を利用した映像・音声情報の伝送
4　ワイヤレスエネルギー伝送
5　体内埋め込み型医療機器へのワイヤレスエネルギー伝送
6　まとめ

第3章　医療・健康ICT　　(石榑康雄)
1　はじめに
2　医療の現状とICT活用
2.1　日本の医療の現状
2.2　医療・健康情報の保管・活用
2.2.1　医療・健康情報の保管形態(EMR/EHR/PHR)
2.2.2　EMR/EHR/PHRの定義
2.2.3　EMR/EHR/PHR実現のメリット
2.2.4　EHR/PHRに関する海外・国内動向
3　医療・健康情報の標準化・相互運用性
3.1　標準化・相互運用性確保の意義と関連団体の概要
3.2　Continua Health Allianceの活動と設計ガイドライン
3.3　ITUにおけるe-health標準化の動向
4　EHR/PHRに関するNTTの取り組み
4.1　医療健康共通基盤の開発
4.1.1　医療健康共通基盤の概要
4.1.2　NTT R&D技術の適用
4.1.3　医療健康共通基盤の要素技術
4.2　NTTの取り組み(EHR/PHR)
5　おわりに

第4章　健康医療のためのエネルギーハーベスティングの動向　　(竹内敬治)
1　はじめに
2　エネルギーハーベスティング技術への期待
3　さまざまなエネルギーハーベスティング技術
4　エネルギーハーベスティングの将来展望

第5章 酵素反応で発電する無害・安全なバイオ電池　　(三宅丈雄、西澤松彦)
1　はじめに
2　酵素反応による発電の仕組み
3　急速に進む酵素電極の性能向上
4　バイオ電池システムの開発動向
4.1　バイオ電池の小型化・ウェアラブル化
4.2　企業の取り組み
4.3　バイオ電池による体液からの直接発電
5　おわりに

第6章　振動発電の現状と可能性　〜身の回りのエネルギーを効率良く取り出す〜(藤田孝之)
1　はじめに
2　エナジーハーベスティングと振動発電
3　振動発電のエネルギー変換方式
3.1　電磁式
3.2　静電式
3.3　圧電式
3.4　磁歪式
4　環境からの振動取り出し方法
4.1　直接力型
4.2　慣性力共振型
4.3　慣性力非線形振動型
4.4　慣性力衝撃励振型
4.5　熱–振動変換型
5　まとめ

【第四編　未来と医療と健康のためのデバイス・システム技術】

第1章　コンピュータ外科　手術支援ロボットシステム　　(川嶋健嗣)
1　はじめに
2　手術支援ロボットの歴史
3　脳神経外科分野
4　整形外科分野
5　カテーテル治療分野
6　腹腔鏡手術分野
6.1　マスタ・スレーブロボット
6.2　内視鏡保持ロボット
7　手術支援ロボットの今後の課題と展開
7.1　手術支援ロボットの方向性
7.2　力覚を有する手術支援ロボットIBIS
8　おわりに

第2章　消化管内走行カプセル　　(伊藤高廣)
1　はじめに
2　走行原理
3　カプセル内への実装方法
3.1　走行用アクチュエータ
3.2　駆動用回路
4　今後の拡張
4.1　投薬機構
4.2　生体採取機構
5　まとめ

第3章　人工視覚 ―生体埋植用イメージセンサ―　　(太田淳)
1　はじめに
2　人工視覚の構成
3　網膜刺激型人工視覚の方式
3.1　網膜上方式
3.2　網膜下方式
3.3　脈絡膜上方式
4　人工視覚におけるイメージセンサ
5　おわりに

第4章　スマートゲルを利用した完全合成型の“人工膵臓”　　(松元亮、宮原裕二)
1　はじめに
2　インスリン依存型糖尿病の現状と血糖値制御技術の需要について
3　フェニルボロン酸を利用したグルコースセンサー
4　グルコースに応答した体積相転移とそのメカニズム
5　スキン層形成を機序とするインスリンの放出制御
6　おわりに

第5章　筋電信号を中心とした多自由度BMIの開発　　(小池康晴)
1　はじめに
2　BMIとは
2.1　脳波からの筋電信号推定
2.2　皮質脳波による筋電信号推定
3　ヒューマンインタフェースとしてのBMI
4　まとめ

第6章　浮遊アレルギー物質のモニタリング　　(宮島久美子、三林浩二)
1　はじめに
2　エバネッセント光を利用したレンズ付き光ファイバ型免疫センサ
3　アレルゲンのオンサイトモニタリングに向けた簡易型光ファイバ免疫センサ
4　浮遊アレルゲンモニタリングのための抗原捕集技術
5　おわりに

第7章　ナノニードル技術:AFMを用いた細胞計測　　(中村史)
1　はじめに
2　セルサージェリー:ナノニードルによる細胞操作
3　抗体修飾ナノニードルによる細胞骨格タンパク質の検出
4　細胞接着力の測定
5　おわりに