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スマート・ヒューマンセンシング    
〜健康ビッグデータ時代のためのセンサ・情報・エネルギー技術〜
Human Sensing for Smart Life Care
〜Sensor, Information & Energy Technologies in Health Conscious Society with Big Data〜
[コードNo.2014T932]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 三林浩二
■体裁/ B5判 265ページ
■発行/ 2014年3月27日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 73,440円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0934-7

 
★ 生活情報モニタリング、高齢者ケア、ダイエット支援 … 健康ビッグデータ時代が訪れる!
★ 次世代の健康・医療を担うヒューマンセンシングの基礎からデバイス開発までを詳述!

キーワード

人体活動モニタリング / ドライバーモニタリング / ダイエット支援 / 唾液ストレスセンサ / ヘルスケアセンシングチップ / 生体ガス可視化 / 体内埋め込み型グルコースセンサ / ナノ診断デバイス / 医療・健康ICT / エネルギーハーベスティング / 手術支援ロボット / 消化管内走行カプセル / 人工視覚 / 多自由度BMI / アレルギー物質モニタリング

刊行にあたって

 世界の先進国を中心に社会の高齢化が急速に進んでいる。日本では2010年には23%を超え、2050年には35%に達し、少子化の影響もあり75歳以上の人口割合は2050年には20%を超えることが予想される。これまで世界が経験したことのない「超高齢化社会」を、日本が世界に先んじて向かえることになる。そして、如何に健康的な社会を構築していくか、持続可能なシステムを提供するか、それはまた世界が直面する高齢化社会を先導することになる。
 本書では、今後求められる健康・医療ケアのための生体センシングと先端医療デバイス技術の発展を見据え、第一編では健康な暮らしを支えるヒューマンセンシングとデバイス技術について、第二編では近未来医療のためのバイオセンシングに関する先端研究に関して、第三編では健康・医療ビック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について、第四編では未来の医療と健康のためのデバイス・システム技術に関して、各分野にて活躍されている第一線の研究者に最新の研究と世界の動向を概説していただき、関連する技術の発展の一助になることを願うものである。

2014年3月 三林浩二
本書『刊行にあたって』より抜粋

著者一覧

三林浩二東京医科歯科大学
山田一郎東京大学
前中一介兵庫県立大学
池田泰久ウェアラブル環境情報ネット推進機構
大見拓寛(株)デンソー
南海史朗パナソニック ヘルスケア(株)
中嶋宏オムロン(株)
山口昌樹岩手大学
橋本幸二(株)東芝
山田健太郎慶應義塾大学
鈴木孝治慶應義塾大学
Citterio Daniel慶應義塾大学
尾内敏彦キヤノン(株)
澤田和明豊橋技術科学大学
荒川貴博東京医科歯科大学
三林浩二東京医科歯科大学
高橋正幸テルモ(株)
竹内昌治東京大学
合田達郎東京医科歯科大学
宮原裕二東京医科歯科大学
一木隆範東京大学
辰巳治之札幌医科大学大学院
新見隆彦札幌医科大学大学院
溝口照悟札幌医科大学大学院
太田秀造札幌医科大学大学院
二宮孝文札幌医科大学大学院
市川量一札幌医科大学大学院
菊池真札幌医科大学大学院
穴水弘光メディカルグリッド(株)
越地福朗国士舘大学
石榑康雄日本電信電話(株)
竹内敬治(株)NTTデータ経営研究所
三宅丈雄東北大学
西澤松彦東北大学
藤田孝之兵庫県立大学
川嶋健嗣東京医科歯科大学
伊藤高廣九州工業大学
太田淳奈良先端科学技術大学院大学
松元亮東京医科歯科大学
宮原裕二東京医科歯科大学
小池康晴東京工業大学
宮島久美子東京医科歯科大学
三林浩二東京医科歯科大学
中村史(独)産業技術総合研究所 ; 東京農工大学

目 次

【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
2.2SCL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
4MEMS技術 / 電子回路技術の現状と限界
5MEMS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
5.4ASIC(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
2.1IEEE802.15に規定された通信方式
2.2IEEE802.15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
3.2DNA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
3.2LASH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
4Medical Internetの実現を目指して
4.1解決すべきもの、必要なもの
4.1.1IXの問題の解決
4.2IPv6
4.2.1医療系とIPv6
4.3IPv6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
4.3.4End to End Multihome
4.4Virutal Global Network(VGN)
4.4.1IPv4とIPv6による通信実験
4.4.2VGNの可能性
4.5VGN 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)
2.2.2EMR/EHR/PHRの定義
2.2.3EMR/EHR/PHR実現のメリット
2.2.4EHR/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
3.2Continua Health Allianceの活動と設計ガイドライン
3.3ITUにおけるe-health標準化の動向
4EHR/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
4.1.2NTT R&D技術の適用
4.1.3医療健康共通基盤の要素技術
4.2NTT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
2BMI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



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