バイオセンサの基礎および製品開発への応用

第1部 マイクロ・ナノ技術の医療機器への応用

(10:00～12:30)

　国内の医療機器市場は、約3兆円の規模がある。診断機器、治療機器などが開発されてきたが、大型の機器だと、日常生活や体内で用いることが難しい課題がある。さらには細胞などの微小なバイオサンプルを正確に扱うためには、対象と同程度の構造作製が求められる。近年のマイクロ・ナノ加工技術の進展に伴い、生体との親和性が高い医療機器の作製が可能となってきた。小型化とポータブル化が実現されている。 　本セミナーでは、体外と体内で用いるマイクロ・ナノ技術を予防・診断・治療機器に応用した結果を整理して概説する。医療機器のクラス分類を踏まえた上で、各技術の実用化の可能性を検討する。テキストは、過去に講師が用いた内容を改訂するもので、最新の知見を盛り込みつつ、わかりやすくなっている。マイクロ・ナノ技術の医療機器への応用を分かりやすく解説いたします。新規市場参入をお考えの方を中心に、ぜひ、ご参加をご検討ください。

1. マイクロ・ナノ医療機器の概要
   1. 医療・バイオ応用の国内外の市場
   2. 医療機器の各分類
   3. マイクロ・ナノデバイスの利点
   4. 健康・医療へのアプローチ
2. 体外での生体物理情報の計測
   1. 血圧測定
   2. 脈拍・心拍測定などの神経信号の測定
   3. 呼吸測定
   4. 酸素濃度測定
   5. 運動量測定
3. 体内埋め込み型のデバイス
   1. 人工内耳・中耳
   2. 血流・血管内圧センサ
   3. 眼圧センサ
   4. 人工網膜
4. 体内の物質輸送と採取
   1. 中実マイクロ・ナノニードル
   2. 中空マイクロ・ナノニードル
   3. 飲み込み型デバイス
5. 創薬と医療に向けた生体外での細胞操作
   1. ドラッグスクリーニング
   2. 物理的な細胞内デリバリー
   3. 細胞プリンタ
6. まとめ

第2部 MEMSバイオセンサの基礎および製品開発への応用

(13:10～16:00)

　病気の検査を簡易かつ迅速に行う方法は、正確な診断や治療効果の検証、再発や転移の調査をするために極めて重要です。ごく微量の血液や呼気ガスなどにより病気の診断が行えるようになれば、自宅やクリニックなどで簡単・迅速・安価に検査が可能になります。たとえば、我々は病気にかかると、その病気や炎症に由来した生体内分子が血液中に増加します。この病気由来の分子 (バイオマーカー) を特異的にとらえるバイオセンサを使用して病気の検査が行われます。 　本セミナーでは、MEMSセンサチップ上でマーカー分子を特異的にとらえ、吸着の様子を電気信号に出力するMEMSバイオセンサ技術を紹介します。この技術により一滴の血液からさまざまな病気を検査する診断チップの開発が期待できます。また、MEMSバイオセンサが検出可能な対象は、生体内分子のみに限らずウイルスやガスなどを検出することができるため、様々な応用開発事例を紹介します。

1. 非標識バイオセンサの基礎
   1. 標識法を用いたバイオセンサ
   2. 非標識バイオセンサの仕組み
   3. 水晶振動子マイクロバランス
   4. 表面プラズモン共鳴
   5. イオン感応性電界効果トランジスタ
   6. MEMSセンサ
   7. 共振駆動型
   8. 表面応力型
2. MEMS表面応力バイオセンサの動作原理
   1. 応力検出の原理
   2. 表面応力トランスデューサ
   3. 光干渉型トランスデューサ
   4. CMOSイメージセンサとの融合による信号処理
3. MEMSデバイス製造技術
   1. MEMS製造プロセスの基礎
   2. 犠牲層エッチングを用いた製造技術
   3. 転写プロセスを用いた製造技術
   4. 二次元材料を用いたMEMSセンサの製作方法
4. バイオセンシンング応用事例
   1. センサの界面構築技術
   2. 抗原抗体反応
   3. ウイルス検出
   4. 神経伝達物質検出
   5. 化学物質 (ガス) 検出