医用・ヘルスケア用センサ、デバイスの開発手法とその実際

日常生活を舞台とする「先制医療」が不可欠となり、非侵襲での生体計測用センサが求められています。生体ガス (呼気・皮膚ガス) による癌などの疾病・代謝の早期診断への期待も高まっており、また生体成分を対象とする次世代ウエアラブルセンサが必要とされています。 　本セミナーでは、疾病や代謝に伴い生成される呼気ガス成分 (アセトン、イソプロパノール、トリメチルアミン、ノネナールなど) を計測が可能な高感度な「生化学式ガスセンサ」、そして非侵襲でのガス計測を簡便に行える「生体ガス可視化システム (探嗅カメラ) 」、また次世代ウエアラブルデバイスである「キャビタス (体腔) センサ」として、「柔軟なコンタクトレンズ型センサ」、無拘束計測が可能な「マウスガード型センサ」、そしてセンサ技術を応用し生体成分よりエネルギーを獲得し「自立駆動する人工臓器 (膵臓など) 」、「高出力バイオ電池」などを紹介します。さらに、最新の研究動向と将来の医療デバイスの展望についても詳解します。

1. 早期診断のための呼気成分 (生体ガス) 用の高感度ガスセンサ
   1. 薬物代謝機能に基づく高選択性ガスセンシング
   2. 遺伝疾患:魚臭症候群に起因するトリメチルアミン用ガスセンサ
   3. 糖尿病&脂質代謝の呼気評価を可能とするアセトン用ガスセンサ
   4. アセトン用ガスセンサを用いた呼気計測による脂質代謝評価の実際
   5. アセトン用ガスセンサを用いた呼気計測による糖尿病評価の応用
   6. 加齢臭成分ノネナール用ガスセンサと皮膚ガス計測応用
   7. 口臭成分メチルメルカプタン用ガスセンサ
   8. 高感度な生化学式ガスセンサの応用展開
2. 非侵襲診断のための生体ガス成分の可視化システム (探嗅カメラ)
   1. 化学発光技術を用いた呼気成分の画像化および濃度計測
   2. 可視化システムの呼気成分の画像化応用 (アルコール代謝評価:エタノール)
   3. 可視化システムの呼気成分の画像化応用 (アルコール代謝評価:アセトアルデヒド)
   4. バイオ蛍光法技術を使った高感度な生体ガス可視化システム
   5. 皮膚ガス成分の高感度可視化計測 (エタノール・アセトアルデヒド)
   6. 可視化システムの応用展開
3. 先制医療のためのウエアラブル&キャビタス (体腔) センサ
   1. 医療機器としてのウエアラブル&キャビタスセンサの開発
   2. ソフトコンタクトレンズ型バイオセンサ
   3. 柔軟な生体適合性ポリマーのセンサ利用
   4. 結膜嚢での涙液グルコースの連続モニタリングと血糖値評価
   5. ウエアラブル酸素センサと経皮ガス計測
   6. マウスピース (マウスガード) 型センサ
   7. 硬質な生体適合性材料のセンサ利用
   8. 無線機能付きマウスガード型センサデバイスの開発
   9. BLEマウスガード型センサによる無拘束での口腔情報モニタリング
4. センサ技術を用いた人工臓器 (膵臓等) ・高出力バイオ電池の開発
   1. 人工臓器のための化学エネルギー駆動素子 (有機エンジン)
   2. 血液成分 (血糖) からの力学エネルギーハーベスティング
   3. 血糖にて駆動する薬物放出システム
   4. 無電源・自立駆動式人工膵臓のモデルシステム
   5. グルコースにて駆動する人工筋肉 (ケミカル駆動義手への展開)
   6. 人工膵臓:ケモメカによるグルコース濃度制御システム
   7. 空気バイオ電池 (高出力な生体成分エネルギーハーベスティング)