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 …3-2...

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

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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

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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）