東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻
教 程 2012年度版
目 次
················································· 1
································································ 4
·························································· 9
··································································· 13
································································ 17
············································· 23
1
教 程 「ケミカルバイオエンジニアリング分野」
1. ケミカルバイオエンジニアリングの概要
2. 分子レベルでの化学
2-1 分子間力、分子間相互作用の基礎
2-2 DNA、RNA の化学的性質と機能
2-3 タンパク質、ペプチドの化学的性質と機能
2-4 脂質の化学的性質と機能
2-5 糖の化学的性質と機能
3. 細胞レベルでの化学
3-1 細胞の定義
3-2 細胞の種類 ‒単細胞生物・多細胞生物-
3-3 細胞内構造と各オルガネラの役割
3-4 細胞における物質変換、エネルギー変換、情報変換とその制御
(細胞の増殖、反応速度論)
4. 生体分子・細胞のエンジニアリング
4-1 DNA/RNA エンジニアリング(遺伝子組み換え技術、DNA/RNA/PNA 人
工合成、リボザイム、DNA、アプタマー)
4-2 プロテインエンジニアリング(翻訳後修飾、化学修飾、酵素工学、無細胞
タンパク質合成 etc.)
4-3 セルエンジニアリング(真核細胞)(細胞培養工学、細胞融合、遺伝子・
タンパク質細胞内導入技術、メタボリックエンジニアリング)
5. 生理学とエンジニアリング
5-1 代謝系組織の生理学
5-2 発生・老化の生理学
5-3 血液の生理学
5-4 生理現象の数理的取り扱い
5-5 代謝系組織の再生医療・組織工学
2
5-6 血液と再生医療
6. 薬理学とエンジニアリング
6-1 基礎薬理学(受容体・リガンドの相互作用)
6-2 薬物動態解析(薬物動態学/薬力学(PK/PD))
6-3 がんの生物学
6-4 薬物・毒物動態解析デバイス
6-5 ドラッグデリバリーシステム
3
副読本・教科書
l 「カラー図解 アメリカ版 大学生物学の教科書 第1巻 細胞生物学」 デイビィッド・
サダヴァ 他(著),石崎泰樹(訳),丸山敬(訳),講談社ブルーバックス(2010)
l 「トートラ人体解剖生理学 原書8版」 Gerard J.Tortora(著),Bryan Derrickson(著),
佐伯由香(編訳),細谷安彦(編訳),高橋研一(編訳),桑木共之(編訳),丸善出版(2011)
l 「数理生理学(上:細胞生理学、下:システム生理学)」 J. P. キーナー(著),J. シュナ
イド(著),中垣俊之(監訳),日本評論社(2005)
l 「新版 生物工学基礎」 大倉一郎(著),中村聡(著),北爪智哉(著),講談社サイエンテ
ィフィク(2002)
l 「イラストレイテッド薬理学 原書 4版」 Richard Finkel(著),Luigi X. Cubeddu(著),
Michelle A. Clark(著),Richard A. Harvey(著),Pamela C. Champe(著),柳澤輝
行(監訳),丸山敬(監訳),丸善出版(2009)
4
教 程 「バイオイメージング分野」
1. バイオイメージングの定義
2. バイオイメージングの分類
3. バイオイメージングの歴史
4. 物理的エネルギー、生体反応およびセンサ
4-1 電気エネルギー
4-2 磁気エネルギー
4-3 力学エネルギー
4-4 音響エネルギー
4-5 熱エネルギー
4-6 光エネルギー
4-7 放射線エネルギー
5. 医用イメージング・治療の手法と機器
5-1 X線、DSA
5-2 X線CT
5-2-1 画像再構成法
5-2-2 スキャン方式
5-2-3 データ値補正・更正
5-2-4 アーチファクトと対策
5-2-5 カラーCT
5-3 核医学イメージング
5-3-1 核医学に用いられる核種
5-3-2 画像取得原理
5-3-3 検出方式
5-3-4 画像再構成法
5-3-5 機能イメージング(シンチグラフィ、PET、SPECT)
5-4 放射線治療、ガンマナイフ
5
5-5 MRI
5-5-1 核磁気共鳴
5-5-2 励起、緩和
5-5-3 パルスシーケンス(スピンエコー法、グラディエントエコー法)
5-5-4 タギング(周波数エンコーディング、位相エンコーディング)
5-5-5 アーチファクト(モーションアーチファクト、ケミカルシフト、
磁化率変化、エイリアシング)と対策
5-5-6 機能解析(ディフュージョン、パーフュージョン、fMRI、MR
エラストグラフィ)
5-6 超音波
5-6-1 原理
5-6-2 生体音響インピーダンス
5-6-3 電子スキャン方式
5-6-4 フォーカス法、多重フォーカス
5-6-5 アーチファクト(多準反射、サイドローブ、グレーティングロ
ーブ)と対策
5-6-7 High Intensity Focused Ultrasound (HIFU)
5-7 内視鏡
5-7-1 原理、構造
5-7-2 小型化(経鼻、カプセル)
5-7-3 狭帯域光観察
5-7-4 仮想内視鏡、3次元内視鏡
5-7-5 腹腔鏡手術、手術支援デバイス・ロボット
5-8 光学顕微鏡
5-8-1 原理(光学計測、位相差計測、光干渉計測、偏光計測)、構造
5-8-2 可視光イメージング
5-8-3 光学顕微鏡、位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、偏光顕微鏡
5-8-4 蛍光イメージング
5-8-5 蛍光顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、全反射照明蛍光顕微鏡、
レーザーラマン顕微鏡
5-8-6 電子顕微鏡、原子間力顕微鏡
5-9 その他、光学計測
5-9-1 Optical Coherence Tomography (OCT)
6
5-9-1-1 原理、構造
5-9-1-2 応用
5-9-2 近赤外分光・脳機能イメージング(NIRS、光トポグ
ラフィー)
5-9-2-1 原理、構造
5-9-2-2 deoxy-Hb と BOLD 信号(fMRI)の関係
5-9-2-3 賦活脳部位計測
5-10 生体インピーダンス計測
5-10-1 生体静止電位、活動電位
5-10-2 筋電位(筋構造と収縮機構、筋力学特性、EMG装置)
5-10-3 心電図(解剖、ECG 装置)
5-10-4 脳波図(ニューロンモデル、フリッププロップ、側抑制、EFG
装置)
6. データ処理
6-1 離散化
6-1-1 サンプリング・量子化
6-1-2 エイリアシングと対策
6-1-3 諧調補正
6-2 ノイズ、摂動、誤差
6-3 直交変換(フーリエ変換、ラプラス変換、Z変換、ウェーブレット変換)
6-4 フィルタバンク(空間フィルタリング、ダウン/アップサンプリング、巻
数補間、多重解像、ポリフェーズ、直交フィルタバンク)
6-5 データの圧縮と伸長(予測符号化、ハフマン符号化、離散コサイン変換、
マルコフ過程、ベイズ理論、パリティ)
6-6 3次元再構成(単純積層、多視点計測(空間幾何))、可視化(サーフェイ
スレンダリング、ボリュームレンダリング)
6-7 多次元解析(統計解析、多変量解析、最尤推定、パラメトリック解析、レ
ベルセット、グラフ・ネットワーク論、複雑系モデリング、クラスタリン
グ)
7. 生体解剖、画像診断と対象症例
7-1 人体の構造と機能(概要)
7
7-2 X 線画像診断
7-3 X 線 CT
7-4 PET, SPECT
7-5 MRI
7-6 超音波
7-7 内視鏡
7-8 EMG、ECG、EEG
8. 用途別詳細(先端の内容)
8-1 診断
8-1-1 画像病変部検出(蛍光計測診断など)
8-1-2 多重データ計測による高次元化処理(カラーCT、三次元内視鏡
など)
8-1-3 イメージフュージョン、多次元化
8-1-4 コンプトンイメージング
8-2 治療
8-2-1 放射線治療(X線、粒子線、中性子線)・医学物理
8-2-2 HIFU
8-2-3 コンピュータ支援治療・手術(三次元医用画像誘導手術)
8
副読本・教科書
l 「医学物理の理工学」 上坂充(編著),中川恵一(編著),西尾禎治(編著),金井達明(編
著),養賢堂(2011)
l 「放射線治療分野の医学物理士のための基礎知識」 唐澤久美子(編著),小泉哲夫(編著),
小澤修一(編著),篠原出版新社(2009)
l “MRI The Basics 2nd edn” Ray Hashman Hashemi (Author), William G. Bradley
(Author), Christopher J. Lisanti (Author), Lippincott Williams & Wilkins(2004)
l “The Physics of Radiation Therapy 4th edn” Faiz M. Khan (Author), Lippincott
Williams & Wilkins(2009)
l 「画像処理アルゴリズム」 斎藤恒雄(著),近代科学社(1993)
l 「医用画像処理」 今里悠一(著),大橋昭南(著),昭晃堂(1993)
l 「情報理論」 今井秀樹(著),昭晃堂(1984)
l 「ディジタル信号処理入門」 城戸健一(著),丸善(1985)
l “An Introduction to Error Analysis” John R. Taylor (著), University Science Books
(1982)
l 「計測における誤差解析入門」 John R. Taylor(著),林茂雄(翻訳),馬場凉(翻訳),東
京化学同人(2000)
l “Wavelet and Filter Banks” Gilbert Strang(著) , Truong Nguyen(著) ,
Wellesley-Cambridge Press(1997)
l 「ウェーブレット解析とフィルタバンク<1>」 Gilbert Strang(原著),Truong Nguyen
(原著),高橋進一(翻訳),池原雅章(翻訳),培風館(1999)
9
教 程 「バイオエレクトロニクス分野」
1. バイオとエレクトロニクス
2. 電磁界の基礎
2-1 電磁界の基本的性質(電界,磁界)
2-2 エネルギーと電磁波伝搬
3. 生体に及ぼす電磁界の効果
3-1 電界と生体
3-2 磁界と生体
3-3 電磁波と生体
4. 生体の電気的性質
4-1 生体の電気伝導
4-2 生体の誘電応答
4-3 生体と熱
5. 生体電気現象
5-1 生体細胞の構造と電気的性質
5-2 興奮性細胞膜におけるイオン輸送
5-3 興奮過程と等価回路
5-4 活動電位、活動電流とその伝導
5-5 神経、骨格筋、平滑筋、心筋の電気的性質の比較
6. 細胞膜の電気的性質
6-1 基礎理論(Faraday の法則など)
6-2 電気化学熱力学(Gibbs の自由エネルギー、Nernst の式、参照電極、膜
電位など)
6-3 電極反応速度論(Tafel の式(活性化律速)、Fick の拡散式)
6-4 界面動電現象
6-4-1 電気泳動、電気浸透、流動電位、泳動電位
10
6-4-2 Helmholtz-Smouluchowski の式とゼータ電位
6-4-3 電気二重層
6-5 膜電位と膜容量
6-6 電気化学ポテンシャル、ネルンストの式
6-7 等価回路モデル
6-7-1 Hodgkin-Huxley モデル
6-7-2 活動電位
7. イオンチャネル各論
7-1 細胞膜の電気的性質
7-2 静的な性質、膜電位の発生
7-3 Hodgkin-Huxley 理論の確率論的記述
7-4 イオンチャネルとシナプス受容体の多様性
7-5 イオンチャネルの一般論
7-6 ケーブル理論
8. ニューロンと脳
8-1 ニューロン
8-2 ニューラルネットワークの層構造とコラム構造
8-3 レチノトピー
8-4 ニューロンのモデル
8-5 平均発火率
8-6 脳の情報表現
8-7 記号処理とパターン処理
9. 脳の数理
9-1 連想記憶
9-2 ヘブ則
9-3 相関学習
9-4 興奮性結合と抑制性結合
9-5 協調と競合
9-6 自己組織化マップ
9-7 教師あり学習と教師なし学習
11
9-8 誤差逆伝搬法
10. 生体のエネルギー変換
10-1 ミトコンドリアの電子伝達
10-2 プロトン勾配による ATP 合成
11. 生体・バイオ物質の電気・磁気計測
11-1 SQUID
11-2 MRI
11-3 SPR
11-4 IS-FET
11-5 ハイパーサーミア
11-6 パッチクランプ
11-7 生体計測用電極と増幅器
11-8 心電計測・筋電計測・脳波計測
12章 脳型エレクトロニクス
12-1 脳はコンピュータとどう同じでどう異なるか
12-2 脳型ハードウエアの歴史と将来
12-3 脳型デバイスの可能性
12-4 コヒーレントなエレクトロニクスによる脳的機能
12
副読本・教科書
l 「生体情報工学」 赤澤堅造(著),東京電機大学出版局(2001)
l 「生体情報計測」 星宮望(著),森北出版(1997)
l 「生体電磁工学概論」 松木英敏(著),コロナ社(1999)
l 「生命現象と物理学」 北原和夫(著),田中豊一,朝倉書店(1994)
l 「ニューロンの生物物理」 宮川博義(著),井上雅司(著),丸善(2003)
l 「生体計測装置学入門」 木村雄治(著),コロナ社(2004)
l 「生命と情報通信」 澤井秀文(編著),オーム社(2009) l “Physical Biology of the Cell”, Taylor, Rob.Phillips, Jane Hondev, Julie Theirot
(2011) l “Bioelectronics”, Itamar Willner (ed), Eugenii Katz (ed), WILEY-VCH (2005) l “Molecular and Cellular Biophysics”, Meyer B. Jackson (Author), Cambridge
University Press (2006) l “Electrical conduction mechanisms in thin insulating films”, D. R. Lamb (Author),
Methuen and Co. Ltd LONDON (1967) l “Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes”, Norio Saito (Author),
Elsevier Science (1998)
13
教 程 「バイオデバイス分野」
1. バイオデバイスの定義
2. バイオデバイスの分類
3. バイオデバイスの歴史
4. 微細化とスケーリング則
4-1 物理、化学ならびに効率、経済的効果
5. マイクロ・ナノ空間における流体の性質(流体力学、コロイド・界面化学の基礎)
5-1 流体力学の基礎(ニュートン流体、ナビエ-ストークス方程式、レイノルズ
数)
5-2 拡散、分子輸送、熱拡散、熱伝達
5-3 表面張力、毛細管現象
5-4 電気二重層
5-5 界面動電現象
6. マイクロ・ナノ流体デバイスの構成要素
6-1 マイクロ・ナノ流路
6-2 マイクロフィルター
6-3 マイクロポンプ
6-4 マイクロバルブ
6-5 マイクロミキサー
6-6 コネクター
7. バイオデバイスの作製法
7-1 リソグラフィー
7-2 製膜、配線形成技術
7-3 エッチング
7-4 洗浄、クリーン化技術
14
7-5 PDMS・ソフトリソグラフィー
7-6 プラスチック成形
7-7 接合
8. マテリアルと表面技術(関連講義:マテリアル工学部3年講義:バイオ界面工学)
8-1 マテリアルの物性(ガラス、ポリマー、シリコン)
8-2 濡れ性(界面エネルギー、評価法)
8-3 吸着(物理吸着、化学吸着、タンパク質の吸着、細胞接着)
8-4 生体分子の固定化
9. マイクロ・ナノ流体制御技術
9-1 電気浸透流、電気泳動
9-2 圧力駆動
9-3 その他(遠心力駆動、せん断力駆動、毛管力駆動)
10. 検出
10-1 光学計測(関連講義:化学生命系大学院講義,応用分光学特論第 1&2&3)
(LIF、吸光、分光)
10-2 電気的計測(電位計測、電気化学、バイオセンサー、バイオトランジスタ
ー)
10-3 質量計測(水晶振動子、カンチレバー)
11. 用途別詳細(最先端の内容)
11-1 概要
11-2 各論
11-2-1 分離分析
11-2-2 電気泳動
11-2-3 DNA マイクロアレイ
11-2-4 PCR チップ
11-2-5 免疫アッセイ
11-2-6 プロテインマイクロアレイ
11-2-7 マイクロ生化学合成
11-2-8 血液分析
15
11-2-9 細胞操作
11-2-10 細胞分析
11-2-11 細胞培養
11-2-12 ドロップレット
11-2-13 粒子作製
11-2-14 1分子分析
11-2-15 バイオ燃料電池
11-2-16 ナノ空間の溶液物性
11-2-17 ナノ空間を用いたデバイス
16
副読本・教科書
l 「バイオチップとバイオセンサー」 堀池靖浩(著),宮原裕二(著),共立出版(2006)
l 「マイクロ化学チップの技術と応用」 北森武彦(編),庄子習一(編),馬場嘉信(編),藤
田博之(編),丸善出版(2004)
l 「バイオチップの技術と応用」 松永是(監修),シーエムシー出版(2004)
l 「DNA マイクロアレイ」 Mark Schena(編集),加藤郁之進(翻訳),宝酒造(2000)
l “Extended-Nano Fluidic Systems for Chemistry and Biotechnology” Kazuma
Mawatari (Author), Takehiko Tsukahara (Author), Yo Tanaka (Author), Yutaka
Kazoe (Author), Philip Dextras (Author), Takehiko Kitamori (Author), Imperial
College Press (2012)
17
教 程 「バイオマテリアル分野」
1. バイオマテリアルの定義
2. バイオマテリアルの分類
3. バイオマテリアルの歴史
4. バイオマテリアルの要件
4-1 力学的特性
4-2 操作性
4-3 生体適合性(表面、力学的)
4-4 生体安全性
4-5 生体分解性
4-6 生理活性
4-7 滅菌法
5. バイオマテリアルの性質(バルク、表面)とその評価
5-1 バルク (関連講義:マテリアル工学科 3年講義:マテリアル強度学)
5-1-1 力学的強度
5-1-1-1 弾性変形
5-1-1-2 ストレスとストレイン
5-1-1-3 引っ張りと圧縮
5-1-1-4 ずり
5-1-1-5 弾性率
5-1-1-6 粘弾性
5-1-1-7 疲労
5-1-1-8 靭性
5-2 表面・界面 (関連講義:マテリアル工学科 3年講義:バイオ界面工学)
5-2-1 表面性状、構造(粗さ、組成、不均一性、結晶性)
5-2-2 表面修飾
5-2-2-1 薄膜形成
18
5-2-3 生体分子の固定化
5-2-3-1 物理吸着
5-2-3-2 化学吸着(共有結合、イオン結合)
5-2-4 測定方法
5-3 水の性質 (関連講義:マテリアル工学科 3年講義:バイオ界面工学)
5-3-1 水の会合状態
5-3-2 水素結合
5-3-3 疎水性作用
5-3-4 静電的相互作用
5-3-5 ぬれ性
5-3-6 生体の反応
5-3-6-1 表面(界面)自由エネルギー
5-3-6-2 水溶媒
5-3-6-3 タンパク質の吸着現象
5-3-6-4 細胞の接着挙動
5-3-7 バイオマテリアル表面近くの水の挙動の重要性
5-4 界面動電現象
6. 生体反応
6-1 炎症反応
6-2 創傷治癒過程
6-3 異物反応
6-4 免疫反応(自然、獲得)
6-5 毒性
6-6 血液凝固反応
6-7 バイオフィルム形成と感染
7. マテリアル別概論
7-1 ポリマー系バイオマテリアル (関連講義:マテリアル工学科 3年講義:
マテリアル化学2)
7-1-1 力学特性
7-1-2 操作性
7-1-3 生体適合性(表面、力学的)
19
7-1-4 生体安全性
7-1-5 生体分解性
7-1-6 生理活性
7-1-7 滅菌法
7-2 金属系バイオマテリアル
7-2-1 力学的特性
7-2-2 操作性
7-2-3 生体適合性(表面、力学的)
7-2-4 生体安全性
7-2-5 生体分解性
7-2-6 生理活性
7-2-7 滅菌法
7-3 セラミックス系バイオマテリアル
7-3-1 力学的特性
7-3-2 操作性
7-3-3 生体適合性(表面、力学的)
7-3-4 生体安全性
7-3-5 生体分解性
7-3-6 生理活性
7-3-7 滅菌法
7-4 コンポジットマテリアル
8. 用途別詳細(最先端の内容)
8-1 構造用バイオマテリアル
8-1-1 対象疾患
8-1-2 対象臓器の特徴
8-1-2-1 役割
8-1-2-2 組成
8-1-2-3 構造(マクロ、ミクロ)
8-1-2-4 力学的強度
8-1-2-5 代謝
8-1-3 組織工学を用いた再生医療の概説
8-1-4 候補バイオマテリアルの特徴
20
8-1-4-1 基礎的物性
8-1-4-2 原料
8-1-4-3 合成方法
8-1-4-4 バイオマテリアルの要件の満足度
8-1-4-5 他の代表的材料との比較
8-1-4-6 三次元造形法
8-1-5 最終製品のイメージ
8-2 表面・界面用バイオマテリアル
8-2-1 対象疾患
8-2-2 対象臓器の特徴
8-2-2-1 役割
8-2-2-2 組成
8-2-2-3 構造(マクロ、ミクロ)
8-2-2-4 力学的強度
8-2-2-5 代謝
8-2-3 表面・界面工学を用いた医療デバイスの概説
8-2-4 候補バイオマテリアルの特徴
8-2-4-1 基礎的物性
8-2-4-2 原料
8-2-4-3 合成方法(表面修飾法)
8-2-4-4 バイオマテリアルの要件の満足度
8-2-4-5 他の代表的材料との比較
8-2-5 表面処理技術
8-2-6 生体内埋め込み型医療デバイス
8-3 DDS 用バイオマテリアル
8-3-1 ナノテクノロジーと DDS
8-3-2 DDS 用バイオマテリアルの要求特性
8-3-2-1 ステルス機能
8-3-2-2 血管壁透過機能(EPR 効果)
8-3-2-3 組織浸透機能
8-3-2-4 細胞取り込み機能
8-3-2-5 細胞内動態制御機能
8-3-2-6 外部刺激応答機能
21
8-3-2-7 リガンド搭載機能
8-3-3 疾患への適用
8-3-3-1 がん治療
8-3-3-2 組織再生医療
8-3-3-3 循環器疾患治療
8-3-3-4 その他
8-3-4 医療経済とDDS(エコメディシン)
22
副読本・教科書
l “Biomaterials Science, Second Edition: An Introduction to Materials in Medicine”,
Buddy D. Ratner (Author), Allan S. Hoffman (Author), Frederick J. Schoen (Author),
Jack E. Lemons (Author), Academic Press (2004)
l “Fundamentals of Modern Manufacturing”, Mikell P. Groover (Author), Wiley
(2001)
l 「バイオマテリアルの基礎」 石原一彦(編集),塙隆夫(編集),前田瑞夫(編集),日本医
学館(2010)
l 「ポリマーバイオマテリアル-先端医療のための分子設計-」 石原一彦(著),コロナ社
(2009)
l 「セラミックバイオマテリアル」 岡崎正之(著),山下仁大(著),コロナ社(2009)
l 「金属バイオマテリアル」 塙隆夫(著),米山隆之(著),コロナ社(2009)
l 「バイオマテリアルサイエンス」 石原一彦(著),畑中研一(著),山岡哲二(著),大矢裕
一(著),東京化学同人(2003)
23
教 程 「メカノバイオエンジニアリング分野」
1. メカノバイオエンジニアリングの定義
2. メカノバイオエンジニアリングの分類
3. メカノバイオエンジニアリングの歴史
4. バイオメカニクス
4-1 バイオメカ二クスの定義
4-2 生体材料力学(関連講義:工学部機械工学科3年:生体機械工学)
4-2-1 材料力学基礎
4-2-2 クリープ・応力緩和
4-2-3 動的粘弾性
4-3 生体流体力学(関連講義:工学部機械工学科3年:生体機械工学)
4-3-1 流体力学基礎
4-3-2 循環の力学
4-3-3 心臓血管系の物理と仕事量
4-3-4 肺と呼吸系の物理と仕事量
4-3 生体バイオ熱力学
4-4-1 代謝におけるエネルギー保存と熱流量
4-4-2 体燃料のエネルギー含有量
4-4-3 代謝エネルギーとエネルギー貯蔵
4-4-4 体熱の損失と熱損失モード
4-5 生体バイオ機械力学
4-5-1 人体静力学
4-5-2 人体動作力学
4-5-3 音・聴覚(関連講義:工学部機械工学科3年:生体機械工学)
4-5-4 神経系と制御(関連講義:機械工学科3年:バイオエンジニア
リング)
4-6 メカトロニクス技術
4-6-1 リアルタイム制御
24
4-6-2 インタフェースボードとシステムバス
4-6-3 センサ
4-6-4 アクチュエータ
4-6-5 AD/DA変換
4-6-6 サンプリング
4-7 ロボット制御機構技術
4-7-1 フィードバック制御
4-7-2 フィードフォワード制御
4-7-3 Point To Pont 制御
4-7-4 Continuous Path 制御
4-7-5 遠隔制御
4-7-6 フェイルセイフ機構
4-8 計算力学
4-8-1 バイオメカニクスにおける基礎方程式と離散化
4-8-2 計算対象と計算手法
4-8-3 テーラー展開と有限差分法
4-8-4 変分原理と有限要素法
4-8-5 量子・分子シミュレーション
4-8-6 粒子シミュレーション
5. 加工技術(最先端事項)
5-1 加工技術
5-1-1 マイクロ機械加工の技術原理
5-1-2 光加工技術
5-1-3 イオンビーム技術
5-1-4 リソグラフィ技術
5-1-5 ナノマテリアルによる表面加工技術
5-1-6 放射光によるナノマイクロ加工技術
6. 設計・生産工学(最先端事項)
6-1 治療機器の設計
6-1-1 治療機器・装置の分類
6-1-2 治療機器・装置の構造設計
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6-2 医療用ロボット
6-2-1 医療用ロボティクスの現状と動向
6-2-2 メカニズム
6-2-3 システム構築の流れ
6-2-4 遠隔医療・遠隔手術とマクロ・マイクロ制御
6-2-5 小型化技術
6-2-6 遠隔医療の分類と課題
6-3 人工臓器の設計
6-3-1 医用材料の加工
6-3-2 人工臓器の構造設計
6-4 再生医療のための支援機器設計
6-4-1 担体設計
6-4-2 バイオリアクタ設計
6-4-3 機能計測(侵襲・低侵襲・非侵襲計測)
6-5 生体力学シミュレーションによる病態予測と治療支援
6-5-1 生体の階層性(マルチスケール・マルチフィジックスシミュレ
ーション)
6-5-2 テーラーメード医療とシミュレーション
6-5-3 循環器・呼吸器系のシミュレーション
6-5-4 神経筋骨格系シミュレーション
6-5-5 治療支援シミュレーション
26
副読本・教科書
l 「血液のレオロジーと血流」 菅原基晃(著),前田信治(著),コロナ社(2003)
l 「循環器系のバイオメカニクス」 神谷瞭(著),コロナ社(2005)
l 「医療ナノテクノロジー ‒最先端医学とナノテクの融合-」 片岡一則(監修),杏林図書
(2007)
l “Biomechanics”, Y. C. Fung (Author), Springer (1996)
l “Physics of the Human Body”, Irving P. Herman (Author), Springer (2007)
l 「翻訳 人体物理学」 Irving P. Herman (Author),齋藤太朗(訳), 高木建次(訳),
エヌ・ティー・エス(2009)