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バイオセンサ・ケミカルセンサ事典

Handbook of Biosensor and Chemical sensor
第1編 バイオセンサ
 
第1章 バイオセンサの原理
 第1節 材料
1. 酵素 <山村 晃/松本 邦男>
 1. 酵素の分類と命名
 2. 酵素の構造と補酵素
 3. 基質特異性
 4. 酵素活性
 5. 酵素による基質濃度の測定方法
 6. 温度安定性・温度特性
 7. pH特性・pH安定性
 8. 酵素の保存
 9. 阻害剤
 10. 酵素の入手方法
 11. 酵素の探索と酵素遺伝子の発現
 12. 酵素の精製
 13. 酵素に関するデータベース
 
2. 抗体 <小畠 英理>
 はじめに
 1. 抗体の構造
 2. IgG の構造と抗原結合
 3. 抗体の多様性
 4. モノクローナル抗体
 5. 免疫測定・免疫センサ
 6. ラジオイムノアッセイ(radio immunoassay;RIA)
 7. 酵素免疫測定(EIA)
 8. 電気化学免疫測定
 9. その他の方法
 おわりに
 
3. 微生物センサ <軽部 征夫>
 1. 微生物センサの原理
 
4. 細胞・組織を用いたセンシング <佐藤 孝明/三宅 正人>
 はじめに
 1. 単一細胞種を用いたセンサ
  1.1 神経細胞(ニューロン)センサ
  1.2 心筋細胞センサ
  1.3 肝細胞センサ
 2. 多種細胞系を用いたセンシング
  2.1 嗅覚レセプターを用いたセンサシステム
  2.2 嗅覚レセプター機能発現系
  2.3 異種レセプター機能発現系のアレイ化
  2.4 人工の鼻センサへの今後の課題
 3. 展望
 
5. ペプチド <中村 史>
 1. 分子認識材料としてのペプチド
 2. 分子認識ペプチドの取得方法
 3. コンビナトリアル・バイオエンジニアリング
 4. コンビナトリアルケミストリー
 5. フルライブラリスクリーニングの重要性  
 6. センサデバイスへの応用  
 7. ペプチドアレイとその用途  
 おわりに
 
6. 核酸 <竹中 繁織>  
 1. 核酸の性質
 2. DNA 検出の原理  
 3. 二本鎖 DNA 形成情報の取り出し法   
  3.1 蛍光変化を利用する方法   
  3.2 電気化学的手法を利用する方法   
  3.3 質量変化を利用する方法  
 4. センサチップへの DNA の固定化方法  
 5. DNA 修飾センサの新しい展開  
 6. まとめ
 
7. 糖鎖 <鵜沢 浩隆>  
 1. 糖鎖の機能と構造  
 2. センサを指向した糖鎖合成  
  2.1 一般的な糖鎖合成   
  2.2 センサを指向した糖鎖設計と基板への固定化
 3. 大腸菌 O 157 由来ベロ毒素の検知チップの作成と高感度検出  
  3.1 現行のベロ毒素検出法
  a) 遺伝子診断(PCR)法
  b) バイオアッセイ法
  c) 免疫化学的方法
  3.2 ベロ毒素の感染機構と糖鎖を活用した毒素の検知原理
  3.3 ベロ毒素と結合する糖鎖の合成  
  3.4 Gb2 糖脂質単分子膜の表面圧−面積(π- A)等温線による解析と糖鎖被覆チップの作成
  3.5 水晶振動子法によるベロ毒素の検出
  3.6 阻害実験による毒素の特異的結合の実証
 4.毒素検知用糖鎖アレイ,糖鎖チップの開発
 5. 謝辞
 
8. 分子インプリント高分子 <松井 淳>
 1. モレキュラーインプリンティングの概要
 2. 分子インプリント材料の分類  
  2.1 メタクリレート系樹脂
  2.2 スチレン-ジビニルベンゼン系樹脂
  2.3 ハイドロゲル
  2.4 シクロデキストリン,その他の有機材料
  2.5 デンドリマー
  2.6 酵素
  2.7 無機材料
 3. 分子インプリント材料の選択
 4. センサ素子としての分子インプリント材料
  4.1 分子認識型インプリント材料のセンサへの応用
  4.2 読み出し機能を付与した分子インプリント材料
 
9. 機能性蛍光分子プローブを利用したバイオイメージング <鈴木 祥夫>
 はじめに
 1. 機能性蛍光分子プローブの分子設計
 2. イオン認識蛍光分子プローブ  
  2.1 カルシウムイオン蛍光分子プローブ
  2.2 マグネシウムイオン蛍光分子プローブ
  2.3 亜鉛イオン蛍光分子プローブ
 3. 一酸化窒素蛍光プローブ
 4. 膜電位感受性蛍光プローブ
 5. タンパク質標識蛍光プローブ  
  5.1 共有結合を利用してタンパク質を標識する蛍光プローブ
  5.2 非共有結合を利用してタンパク質に標識する蛍光プローブ
 6. DNA または RNA 標識プローブ
 7. 細胞内情報伝達可視化プローブ  
 おわりに
 
 第2節 トランスデューサ,プロセッサ

1. アンペロメトリックデバイス <横山 憲二/篠原 寛明>

 はじめに  
 1. 酸素電極,過酸化水素電極を用いたバイオ センサ  
 2. メディエーターを用いたバイオセンサ  
 3. 酵素・メディエーター反応の評価(初級編)
 4. 酵素・メディエーター反応の評価(上級編)  
 5. バイオセンサのためのアンペロメトリックデバイスおよびインターフェイス設計の発展  
  5.1 第一世代の酵素センサに用いられるアンペロメトリックデバイス   
  5.2 第二世代の酵素センサに用いられるアンペロメトリックデバイスと測定装置   
  5.3 第三世代以降の酵素センサ開発のためのインターフェイス設計  
 6. アンペロメトリックデバイスとしての微小電極の発展とバイオセンシングへの応用   
  6.1 微小電極の特徴と種類   
  6.2 微小電極の形状と作製法   
  6.3 微小電極の機能と応用   
  6.4 微小電極のバイオセンシングやバイオイメージングへの応用

2. ポテンショメトリックデバイス <内田 秀和/勝部 昭明>  
 1. 水溶液中で電位を決定する要素   
  (a)酸化還元電位(電極電位)   
  (b)膜電位   
  (c)イオン拡散電位(液間電位,junction potential)   
  (d)電気二重層   
  (e)結合サイト   
  (f)ポテンシャル勾配  
 2. 電極デバイス   
  (a)基準電極(参照電極,reference electrode)   
  (b)ガラス電極(固体膜イオン選択性電極)   
  (c)液体膜イオン選択性電極(液膜型 ISE)   
  (d)金属酸化膜  
 3. CHEMFET デバイス  
 4. SPV・LAPSデバイス

3. 光デバイス <鶴岡 誠>  
 はじめに  
 1. バイオセンシングに用いられる光デバイス   
  1.1 光源用の光デバイス   
  1.2 受光用の光デバイス   
  1.3 その他の光デバイス  
 2. 光デバイスのバイオセンシングへの応用例    
  2.1 発光特性の応用   
  2.2 発色・着色特性の応用   
  2.3 吸光特性の応用   
  2.4 蛍光特性の応用    
   a)蛍光強度    
   b)蛍光寿命,蛍光緩和時間    
   c)蛍光強度のゆらぎ,並進ブラウン運動    
   d)蛍光エネルギーの転移    
   e)蛍光偏光度,回転ブラウン運動  
 おわりに

4. 水晶振動子を用いた免疫センサ <朴 鐘元/愛澤 秀信/黒澤 茂>  

 はじめに  
 1. 免疫センサ用の水晶振動子とオンサイト測定システム  
 2. 自己組織膜を用いた水晶電極表面上への抗体固定化反応  
 3. QCM 免疫センサ用のバイオインターフェイスの検討  
 4. QCM 免疫センサを用いた疾病マーカーおよび環境汚染物質の測定  
 まとめ

5. プローブ顕微鏡 <村松 宏>
 
 はじめに  
 1. STM   
  1.1 STM イメージングの原理・観察装置   
  1.2 STM による生体分子,有機分子の観察  
 2. AFM   
  2.1 コンタクトモード AFM    
   2.1.1 コンタクトモード AFM の原理とイメージング    
   2.1.2 フリクションモード    
   2.1.3 粘弾性イメージング    
   2.1.4 ケミカルフォース   
  2.2 サイクリックコンタクトモード AFM    
   2.2.1 サイクリックコンタクトモード AFMの原理   
  2.3 ノンコンタクトモード AFM    
   2.3.1 イメージングの原理  
 3. SNOM   
  3.1 SNOM の原理   
  3.2 SNOM によるバイオサンプル等の観察例  
 おわりに

6. 表面プラズモン共鳴 <岩崎 弦>  
 1. SPR による屈折率測定  
 2. 角度分散型 SPR の光学系  
 3. 波長分散型 SPR  
 4. 反射光の検出方式  
 5. SPR の位置分解  
 6. サンプルの厚さと感度  
 7. SPR の情報処理  
 8. サンプルに吸収のある場合  
 9. SPRによるイメージング

7. センサ情報処理 <大薮 多可志>
 
第2章 バイオセンサの分類 
 第1節 酵素センサ

1. 酵素センサ <奥田 順子/早出 広司>  
 1. 電気化学的検出型酵素センサ   
  1.1 電流検出型酵素センサ    
   1.1.1 酵素固定化法    
   1.1.2 電子移動効率の検討    
   1.1.3 直接電子移動型センサ   
  1.2 電位検出型酵素センサ   
  1.3 光学検出型酵素センサ   
  1.4 酵素センサの今後

2. 酵素サーミスタ <佐藤 生男>  
 はじめに   
 1. 検出原理  
 2. 熱量変化の検出  
 3. 計測システム   
  3.1 識別用担体素子とリアクター    
   (a) 担体素子    
   (b) 酵素リアクター   
  3.2 温度プローブ   
  3.3 計測システムの構成    
   (a) ポンプ    
   (b) 試料注入弁    
   (c) 恒温槽    
   (d) 温度制御器・信号変換器   
  3.4 温度変化の検知方式    
   (a) シングルフロー方式    
   (b) ディファレンシャルフロー方式    
   (c) スプリットフロー方式  
 4. 各種計測分野への応用   
  4.1 医療計測   
  4.2 発酵・食品計測   
  4.3 環境計測  
 おわりに

3. ガス成分計測のための酵素センサ(バイオスニファ) <三林 浩二>
 
 はじめに  
 1. バイオスニファ (生体認識素子を用いたガスセンサ)   
  1.1 アルコール用バイオスニファ   
  1.2 アルデヒド用バイオスニファ   
  1.3 肝臓の薬物代謝酵素を用いたバイオスニファ  
 2. バイオスニファの応用   
  2.1 スティック型バイオスニファによる呼気計測応用   
  2.2 無臭ガス用バイオスニファと無臭「化学透かし」&「化学情報コード」  
 3. 人工嗅覚:光バイオノーズとニオイ情報伝達  
 おわりに

4. 非侵襲酵素センサ <山口 昌樹>
 
 1. 非侵襲計測   
 2. バイオマーカーの非侵襲計測  
 3. 非侵襲血糖センサ  
 4. 低侵襲血糖センサ  
 5. 埋込式血糖センサに向けた取り組み
 
 第2節 微生物センサ

1. 微生物センサの種類 <軽部 征夫>  
 1. バイオインダストリー用の微生物センサ   
  (1) グルコースセンサ   
  (2) 資化糖センサ   
  (3) 酢酸センサ   
  (4) アルコールセンサ   
  (5) ギ酸センサ   
  (6) メタンセンサ   
  (7) グルタミン酸センサ   
  (8) セファロスポリンセンサ   
  (9) 資化性試験への応用  
 2. マイクロバイオアッセイ用微生物センサ   
  (1) ナイスタチンの測定   
  (2) ビタミン B1 の測定   
  (3) ニコチン酸の測定  
 3. 環境計測用微生物センサ   
  (1) BOD センサ   
  (2) アンモニアセンサ   
  (3) NO2 センサ   
  (4) 変異原センサ  
 4. 農業用微生物センサ  
 5. その他の微生物センサ

2. BODセンサ <引馬 基彦>  
 1. BODの歴史  
 2. BODセンサの種類と原理   
  2.1 微生物種について   
  2.2 有機物の好気的代謝とBOD  
 3. 検知方式について   
  3.1 酸素検知方式   
  3.2 メディエーター方式   
  3.3 光検知方式   
  3.4 その他の例  
 4. BOD センサに関連する問題点    
  4.1 微生物の選定   
  4.2 不溶性・難分解性成分含む試料液の測定   
  4.3 標準液   
  4.4 BOD5 の測定誤差   
  4.5 毒物等の影響  
 おわりに

3. 毒性センサ <中村 秀明>  

 1. 背景  
 2. 生物学的方法  
 3. 微生物センサ法   
  3.1 呼吸活性測定型センサ    
   (1) 原理    
   (2) 応用例   
  3.2 メディエーター型センサ    
   (1) 原理    
   (2) 応用例   
  3.3 生物発光測定型センサ    
   (1) 原理    
   (2) 応用例   
  3.4 その他の微生物センサ
 
 第3節 免疫センサとアフィニティーセンサ

1. 免疫センサ <鈴木 正康>  
 1. 免疫センサとは  
 2. 免疫センサの特徴  
 3. 免疫センサの分類  
 4. 標識型免疫センサ   
  (1) 酵素免疫センサ   
  (2) ラテックス免疫センサ   
  (3)蛍光を利用した免疫センサ   
 5. 非標識型免疫センサ    
  (1) 電荷の変化を利用した免疫センサ   
  (2) 重量変化を利用した免疫センサ   
  (3) 表面プラズモン共鳴を利用した免疫センサ  
 6. 実用化された免疫センサ  
 7. 免疫センサの応用  
 8. 免疫センサの将来展望

2. フロー型免疫センサチップ <伊沢 康二郎/田中  剛/松永 是>  
 はじめに  
 1. フローインジェクションイムノアッセイ(FIIA)  
 2. 抗体を固相化しない FIIA  
 3. フロー型免疫センサの小型化  
 4. 電気化学測定に基づくフロー型免疫センサ  
 5. POC 検査用の免疫センサチップの開発  
 おわりに

3. 表面プラズモン共鳴(SPR)を利用したアフィニティーセンサ<熊谷 剛史/片山 勝見>  
 はじめに  
 1. 相互作用測定法  
 2. 表面プラズモン共鳴(SPR)センサを構成する要素技術   
  2.1 SPR 検出光学系   
  2.2 センサチップ   
  2.3 マイクロ流路系  
 3. 実験操作手順   
  3.1 センサチップへのリガンドの固定化    
   @ センサチップ表面の活性化    
   A リガンドのカップリング    
   B ブロッキング   
  3.2 特異的結合の確認   
  3.3 再生条件の検討  
 4. 反応速度定数算出の意義  
 5. 解析方法    
   @ 高親和性相互作用    
   A 低親和性相互作用
 6. SPRセンサの創薬への応用反応速度定数を利用した医薬品候補化合物の評価

4. エバネッセント波を利用したアフィニティーセンサ <篠原 寛明>  
 1. オプティカルバイオセンサの発展  
 2. エバネッセント波蛍光バイオセンシング  
 3. エバネッセント波吸収バイオセンシング  
 4. エバネッセント波を利用するバイオイメージングの発達
 
 第4節 DNAセンサ

1. DNAセンサ <岡畑 恵雄>  
 はじめに  
 1. 水晶発振子マイクロバランス(QCM)法  
 2. DNA 一本鎖間のハイブリダイゼーション  
 3. DNA 二本鎖への低分子化合物の結合  
 4. DNA 二本鎖への転写因子ペプチドの結合  
 5. DNA ポリメラーゼによる DNA 鎖伸長反応の解析  
 6. 各素過程の動力学的解析  
 おわりに

2. 電気化学DNAセンサ <橋本 幸二/石森 義雄>  
 1. なぜ電気化学検出なのか?  
 2. 電気化学 DNA センサの検出原理  
 3. 電気化学 DNA センサの作製と原理確認実験  
 4. 患者血清中のHBV遺伝子の測定  
 5. ストリップ型電極作製の試み  
 6. 他の電気化学 DNAセンサについて   
  6.1 SMMD 法   
  6.2 ヘアピン型プローブを用いた電気化学的遺伝子検出法

3. 簡易型DNAセンサチップ <民谷 栄一>
 
 はじめに  
 1. 電極型遺伝子センサと簡易型遺伝子計測への応用   
  1.1 プローブ固定化フリー電極型遺伝子センシング   
  1.2 携帯型遺伝子センサの構築   
  1.3 ナノ機能材料を用いた電気化学遺伝子検出への展開  
 2. 局在プラズモン共鳴型バイオセンサと簡易型遺伝子計測   
  2.1 局在プラズモン共鳴型センシングの原理と特性   
  2.2 遺伝子計測装置への応用

4. アプタマーセンサ <池袋 一典>  
 1. アプタマーとは  
 2. SELEX  
 3. アプタマーの応用例   
  3.1 薬剤としての応用   
  3.2 分析用ツールとしての応用  
 4. アプタマーを用いたバイオセンサ   
  4.1 B / F 分離を要する方法    
   4.1.1 蛍光検出法    
   4.1.2 吸光光度法    
   4.1.3 応力を検出する方法    
   4.1.4 電気化学的方法   
  4.2 B / F 分離を必要としない方法
 
 第5節 新しいバイオセンサ
 
1. 抗体酵素(Antigenase)とバイオセンサ <一二三 恵美/宇田 泰三>  
 1. 抗体酵素(Antigenase)とは  
 2. 抗体酵素(Antigenase)の性質  
 3. 抗原の分解産物  
 4. 抗体酵素(Antigenase)の抗原分解活性サイト  
 5. トリプシンとの比較  
 6. 抗体酵素(Antigenase)の抗原認識能力と触媒効率  
 7. センサ素子としての抗体酵素(Antigenase)の使い方  
 8. どのような抗体酵素(Antigenase)が作製されているか  
 9. 抗体酵素(Antigenase)の作製方法

2. 分子インプリントポリマーを用いたセンシング <新森 英之/竹内 俊文>  
 はじめに   
 1. センシング材料としての分子インプリントポリマー   
  1.1 標的分子自体の蛍光変化を引き起 こす分子インプリントポリマー   
  1.2 多点水素結合により分子認識能を示す蛍光性分子インプリントポリマー   
  1.3 金属ポルフィリンの機能を利用した分子インプリントポリマー  
 おわりに

3. 生体膜モデルを利用したバイオセンサ <中根 優子/久保 いづみ>
 
 1. 脂質と分子認識  
 2. リポソームを利用した環境汚染物質センサ   
  2.1 bR - リポソーム複合体による環境ホルモンセンサ    
   2.1.1 bR - リポソーム複合体と環境ホルモン    
   2.1.2 センサの原理と特性    
   2.1.3 センサの作製    
   2.1.4 センサの特性   
  2.2 リポソームを利用したドラッグセンサ   
  2.3 脂質膜を利用した環境汚染物質のモニタリングシステム    
   2.3.1 揮発性有機塩素化合物の測定    
   2.3.2 農薬や環境ホルモンの測定  
 3. 脂質の自己組織化単分子膜を利用したセンサ   
  3.1 擬似生体膜を利用した尿酸センサ   
  3.2 自己組織化単分子膜を利用したグルコースセンサ   
  3.3 自己組織化単分子膜を利用したカテコールアミンセンサ
 
第3章 バイオセンサの応用
 第1節 医療

1. 尿糖バイオセンサ <伊藤 成史>  

 1. 尿糖測定の意義  
 2. 尿糖バイオセンサの歴史  
 3. 尿糖バイオセンサの動作原理と構造  
 4. デジタル尿糖計の基本特性   
  (1) 同時再現性   
  (2) 干渉物質の影響   
  (3) 臨床用尿糖検査機との相関  
 5. デジタル尿糖計の応用例   
  (1) 糖尿病境界型における食事負荷と尿糖定量値との関係   
  (2) 糖尿病境界型の日常生活における尿糖自己測定の効果   
  (3) 糖尿病患者における尿糖自己測定の効果

2. 血糖自己測定(SMBG)のための使い捨て型血糖バイオセンサ <来栖 史代>  

 はじめに  
 1. 糖尿病の実態   
  (1) 世界における糖尿病の実態   
  (2) 日本における糖尿病の実態   
  (3) 糖尿病は 21 世紀最大の医療問題  
 2. 糖尿病治療における SMBG の重要性  
 3. SMBG機器で使用されている使い捨て型血糖バイオセンサの原理と主な特性   
  3.1 GOD 法    
  (1) GOD 比色法    
  (2) GOD 電極法   
  3.2 GDH 法    
  (1) 使い捨て型血糖バイオセンサの原理に基づく特性の比較  
 4. 使い捨て型血糖バイオセンサの構造   
  (1) GOD電極法を用いた使い捨て型血糖バイオセンサ(松下電器産業)   
  (2) GDH 電極法を用いた使い捨て型血糖バイオセンサ(ロシュ・ダイアグノス ティックス)  
 5. 各種 SMBG 機器の特徴  
 6. SMBG 機器の将来展望   
  (1) 現在の SMBG における課題と問題点   
  (2) 微侵襲 SMBG 測定技術    
  @ 痛点の少ない箇所からの採血    
  A 微量血液での測定   
  (3) 採血を必要としない微侵襲無侵襲SMBG 測定技術

3. 胆汁酸バイオセンサ <小出 哲>  
 はじめに  
 1. 胆汁酸の基礎  
 2. 胆汁酸測定の臨床的意義  
 3. 胆汁酸測定法  
 4. 胆汁酸バイオセンサの原理   
  4.1 比色法による胆汁酸の測定   
  4.2 電気化学的手法による胆汁酸の測定    
  (1) 繰り返し測定型胆汁酸センサ    
  (2) 使い捨て型胆汁酸センサ  
 5. 胆汁酸センサの測定例   
  5.1 繰り返し測定型胆汁酸センサによる測定例   
  5.2 使い捨て測定型胆汁酸センサによる測定例  
 おわりに
  
 第2節 食品

1. 酒造用ピルビン酸バイオセンサ <塚本 泰嗣/後藤 正男>  
 はじめに  
 1. 清酒とは   
  1.1 酒類の分類    
   @ 酒類の製法による分類    
   A 酒類の原料による分類   
  1.2 清酒の特徴    
   @ 開放発酵    
   A 並行複発酵      
   B 高アルコール分    
   C 複雑な成分    
   D 低温殺菌   
  1.3 清酒の種類   
   @ 製法による分類    
   A 味による分類    
   B 貯蔵期間による分類
  1.4 酒造工程   
  1.5 清酒の管理    
   @ もろみの管理    
   A 清酒の管理  
 2. バイオセンサの研究経緯  
 3. ピルビン酸の清酒における測定意義  
 4. ピルビン酸バイオセンサの開発内容   
  4.1 ピルビン酸バイオセンサの製作と 評価   
  4.2 ピルビン酸の測定原理   
  4.3 ピルビン酸バイオセンサの電圧依存性,pH 依存性   
  4.4 再現性   
  4.5 測定範囲   
  4.6 保存安定性   
  4.7 市販品との比較  
 5. まとめ  
 6. 用語解説

2. 魚介類のための鮮度測定用バイオセンサ <遠藤 英明>
 
 はじめに  
 1. ATP 関連化合物を指標とした鮮度センサ   
  1.1 魚類の鮮度測定   
  1.2 軟体動物,甲殻類の鮮度測定    
   1.2.1 オクトピンセンサ    
   1.2.2 オルニチンセンサ   
  1.3 ニードル型鮮度センサ   
  1.4 その他の測定システム  
 2. TMA 測定用センサ  
 3. フローサイトメトリーを応用した細菌数測定
 おわりに
  
 第3節 環境
 

1. BODバイオセンサ <長塩 尚之>  
 1. BOD 測定装置(BOD センサ)の概要   
  1.1 微生物電極   
  1.2 BOD センサ用微生物の検索    
   1.2.1 サンプリング    
   1.2.2 検索用培地   
  1.3 微生物膜製作上の注意   
  1.4 BODs の測定方法  
 2. 微生物電極の基礎特性   
  2.1 標準液に対する応答   
  2.2 酸,アルカリの影響   
  2.3 温度の影響   
  2.4 リン酸緩衝液濃度の影響   
  2.5 フローセル注入液量の影響   
  2.6 純物質に対する応答   
  2.7 有害物質の影響   
  2.8 長期安定性   
  2.9 微生物膜の保存  
 3. 装置の概要   
  3.1 システム構成    
   3.1.1 検水切り替えユニット    
   3.1.2 センサユニット    
   3.1.3 データ処理ユニット   
  3.2 装置の保守  
 4. 測定結果例   
  4.1 汽水域での計測   
  4.2 有害物質含有排水の計測   
  4.3 フィールド計測での注意点    
   4.3.1 サンプリング系の閉塞    
   4.3.2 BOD 標準液濃度の低下    
   4.3.3 配管系のスライム

2. リン酸イオンバイオセンサ <中村 秀明>
 
 1. 背景  
 2. リン酸イオン計測の重要性  
 3. リン酸イオン測定法の公定法およびその他の無機化学測定法  
 4. バイオセンサ法   
  4.1 酵素の反応阻害作用を利用したリン酸イオンバイオセンサ   
  4.2 藻類および植物組織を利用したリン酸イオンバイオセンサ   
  4.3 酵素反応を利用したリン酸イオンバイオセンサ    
  (1) ヌクレオシドホスホリラーゼを 使用したバイオセンサ    
  (2) ピルビン酸オキシダーゼを使用したバイオセンサ    
  (3) マルトースホスホリラーゼを使用したバイオセンサ    
  (4) その他の酵素を使用したバイオセンサ   
  4.4 その他の生体分子認識素子を使用し たリン酸イオンバイオセンサ

3. ダイオキシンバイオセンサ <秋元 卓央>  
 1. 抗原−抗体反応を利用したダイオキシンバイオセンサ  
 2. Aryl Hydrocarbon Receptor(AhR)を利用したダイオキシンバイオセンサ   
  2.1 AhR を利用したバイオセンサの概要   
  2.2 EROD(ethoxyresorufin - O - deethylase)アッセイ   
  2.3 レポーター遺伝子アッセイ   
  2.4 AhR と免疫反応を組み合わせた方法

 
 第4節 工業プロセス
 
1. プロセスモニターバイオセンサ <石川 陽一>  
 1. 培養計測・制御   
  1.1 培養計測・制御システム   
  1.2 バイオセンサによるプロセスモニター    
  (1) 透析モジュールおよび酵素センサの構成    
  (2) BF - 410 の主な機能と測定プロセス   
  (3) 酵素センサの種類と測定濃度範囲    
  (4) 寿命    
  (5) 接続および滅菌  
 2. 培養制御例   
  2.1 計測制御フロー   
  2.2 制御例  
 3. 今後のバイオセンサ

2. 品質管理用バイオセンサ <橋爪 義雄/林 隆造>  
 1. 品質管理と測定方式  
 2. 性能要求項目・・・利用前の検討   
  2.1 装置の周囲環境温度変動,電源変動等に対する安定性   
  2.2 pH,試料温度,試料粘度の影響   
  2.3 測定濃度範囲   
  2.4 分析速度とキャリーオーバー   
  2.5 共存する妨害成分の影響   
  2.6 酵素の選択性   
  2.7 測定対象項目   
  2.8 固定化酵素の耐久性   
  2.9 試料のハンドリング方法   
  2.10 分析速度   
  2.11 データ処理  
 3. 市販品の概要  
 4. 電極の例  
 5. 装置の構造  
 6. 電極,固定化酵素,緩衝液,標準液  
 7. 精度管理  
 8. 装置のメンテナンス  
 9. 電極各論   
  9.1 グルコース   
  9.2 ショ糖と果糖   
  9.3 乳糖   
  9.4 マルトースとマルトオリゴ糖   
  9.5 アルコール   
  9.6 ソルビトール,マニトール   
  9.7 グリセロール   
  9.8 乳酸およびピルビン酸   
  9.9 その他
   
 第5節 新規分野


1. 毒物バイオセンサ <箕浦 憲彦>  
 1. 現在使用されている毒物検出法   
  1.1 遺伝子増幅法(PCR 法)   
  1.2 バイオアッセイ法   
  1.3 免疫化学的方法(ラテックス凝集法)  
 2. 毒物バイオセンサの原理と分子認識  
 3. 分子インプリンティング法による受容素子の合成とそれを用いたベロ毒素 DNA の検出  
 4. DNA インプリントゲルを用いたゲル電気 泳動法によるベロ毒素DNAの検出  
 5. 糖鎖を用いたベロ毒素タンパク質の検出法  
 6. 毒物検知用マイクロアレイ  
 7. バイオテロ関連毒物に対するバイオセンサ  
 8. 今後の毒物バイオセンサ  
 9. 謝辞

2. 粘弾性変化を使ったバイオセンサ <村松 宏>  
 はじめに  
 1. 一般的な粘弾性体の性質  
 2. 水晶振動子による粘弾性測定の原理   
  2.1 粘弾性測定のモデル   
  2.2 粘弾性測定方式    
   2.2.1 発振回路方式    
   2.2.2 周波数掃引方式    
   2.2.3 パルス印加方式   
  2.3 粘性測定の感度  
 3. 水晶振動子の測定指標の解釈  
 4. 測定例   
  4.1 粘性変化による測定    
   4.1.1 エンドトキシンの測定    
   4.1.2 血液凝固因子の測定   
  4.2 膜の粘弾性変化を利用したガス検出   
  4.3 電気化学計測との組み合わせ  
 おわりに

3. 土壌診断用バイオセンサ <橋本 好弘>  
 はじめに(土壌病害について)  
 1. 微生物センサの原理  
 2. 健全土壌と発病土壌の違いに基づく検査システムの作業仮説  
 3. 土壌診断用バイオセンサ  
 4. 測定方法および仕様   
  (1) 微生物センサの作製方法   
  (2) 土壌懸濁液の調整方法   
  (3) 装置本体   
  (4) トランスデューサ部   
  (5) データ処理と結果表示  
 5. 微生物センサの作製例と耐用期間   
  (1) 細菌類の培養・固定化の例   
  (2) 糸状菌類の培養・固定化の例   
  (3) Pythium oligandrum 固定化電極の使用耐用期間  
 6. 土壌診断の例  
 7. 土壌診断用バイオセンサの用途   
  (1) 土壌診断・発病危険性予測   
  (2) 生物農薬と微生物資材の適応診断   
  (3) 土壌改良資材のスクリーニング

4. カーボンナノチューブバイオセンサ <後藤 正男>  

 はじめに  
 1. カーボンナノチューブのポリマー中への分散理論   
  1.1 カーボンナノチューブの製造法   
  1.2 バインダー中へのカーボンナノチューブの分散理論   
  1.3 浸透理論   
  1.4 接触抵抗   
  1.5 導電性フィラーとしてのカーボンナノチューブの利点   
  1.6 浸透閾値のアスペクト比依存性   
  1.7 高導電性    
  1.8 中空構造   
  1.9 その他の特性   
  1.10 導電性制御と分散技術   
  1.11 分散法  
 2. 実際の電極製造例,それを用いたバイオセンサの製作例   
  2.1 カーボンペーストにカーボンナノチューブを分散し,バイオセンサを製作した例   
  2.2 スクリーン印刷用インクにカーボンナノチューブを分散し,バイオセンサを製造した例  
 3. 文献からみた最近の技術動向  
 4. まとめ

5. 超高感度免疫測定システム <水谷 文雄>  

 1. 免疫測定の特徴・免疫センサ  
 2. 高感度,検出限界,定量限界  
 3. サンドイッチ酵素免疫測定法  
 4. 高感度測定と濃縮・化学増幅  
 5. チオールの化学吸着 / 還元脱離と免疫センサへの利用  
 6. 基質リサイクリング型のセンサとその 利用  
 7. マイクロセンサシステムの構築−将来展望−

6. マイクロダイヤリシスとその応用 <丹羽 修>  
 1. 生体内分子測定の方式  
 2. 微小電極を用いたインビボ計測
 3. マイクロダイヤリシス法  
 4. マイクロダイヤリシスプローブとバイオセンサの組み合わせ  
 5. マイクロダイヤリシスセンサの医療への応用  
 6. マイクロダイヤリシスセンサのマイクロ化

7. FETカーボンナノチューブセンサ <武笠 幸一>
 
 1. カーボンナノチューブについての状況  
 2. カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ(CNT-FET)  
 3. CNT - FET センサ  
 4. 今後の課題

 
第4章 バイオセンサの市場
 第1節 酵素センサ

1. 尿糖バイオセンサの市場 <@ 昌生>  
 1. 尿糖センサ市場の現状  
 2. 尿糖センサの潜在市場   
  2.1 糖尿病の実態   
  2.2 尿糖と血糖との関係   
  2.3 尿糖センサの潜在市場   
   2.3.1 スクリーニング市場   
   2.3.2 糖尿病患者の血糖コントロール市場   
   2.3.3 生活習慣改善・健康管理市場  
 3. 市場顕在化へのアプローチ  
 4. 今後の展望

2. ディスポーザブル血糖バイオセンサ <伊藤 武仁>  

 1. ディスポーザブル血糖値センサ市場をとりまく環境   
  1.1 糖尿病の認知度アップと血糖値センサ 市場の関係   
  1.2 糖尿病患者数と医療費の現実    
   1.2.1 日本の状況    
   1.2.2 世界レベルで見た状況    
   1.2.3 SMBG 市場世界一のアメリカの状況   
  1.3  1. の簡単なまとめ  
 2. SMBG 関連市場規模   
  2.1 SMBG 製品市場の内訳    
   2.1.1 市場規模および構成主製品と,その内訳    
   2.1.2 SMBG 製品世界市場の構成割合    
   2.1.3 市場プレイヤーと日本市場でのシェア    
   2.1.4 日本市場での血糖センサ販売枚数   
  2.2 SMBG 市場への新規参入    
   2.2.1 新規参入の難しさ    
   2.2.2 新規参入の成功例   
  2.3 アメリカ市場の凄さ    
   2.3.1 日本市場にない点  
 3. 今後の市場動向   
  3.1 次世代スタンダード製品の構成要素    
   3.1.1 現在のスタンダード    
   3.1.2 必要採血量低量化競争と,その先    
   3.1.3 メーター測定所要時間短縮競争と,その先    
   3.1.4 SMBG に伴う「痛み」   
  3.2 今後の SMBG 市場を構成する製品タイプ    
   3.2.1 Spot タイプ    
   3.2.2 一体型タイプ    
   3.2.3 連続測定タイプ    
   3.2.4 非侵襲タイプ   
  3.3 今後の SMBG 市場を構成する製品構成割合トレンド    
   3.3.1 市場の最先端をいくアメリカ市場   
  3.4 中長期スパンで見た SMBG 市場の流れ  
 4. 日本の SMBG 市場拡大のための課題   
  4.1 SMBG 製品購入先の拡大   
  4.2 日本市場とアメリカ市場   
  4.3 製品開発のスピード,製品バリエーション   
  4.4  制度,法令面での課題    
   4.4.1 診断薬リース制度の廃止    
   4.4.2 医療保険制度等における改善   
  4.5 4.の簡単なまとめ

3. 医療従事者向け血糖バイオセンサ <角田 春樹>  
 1. GOD 電極法   
  1.1 大型装置   
  1.2 小型装置   
  1.3 糖尿病専用システム  
 2. 比色法   
  2.1 糖尿病専用システム   
  2.2 ドライケミストリーシステム  
 3 . その他

4. ヘモグロビンA1cセンサ <後藤 正男>
 
 はじめに  
 1. ヘモグロビン A1 c 測定の意義   
  1.1 ヘモグロビンについて   
  1.2 グリコヘモグロビンと HbA1 について   
  1.3 Hb A 1 c について   
  1.4 Hb A 1 c の値と合併症について   
  1.5 Hb A 1 c と血糖値について   
  1.6 正常参考値と老人保健法による健診基準   
  1.7 検査値を見る上での注意  
 2. 現状の測定法とその市場   
  2.1 ヘモグロビン A1c の現状の測定法   
  2.2 市場  
 3. バイオセンサ化等の動向   
  3.1 フルクトシルアミノ酸オキシダーゼを用いたバイオセンサ   
  3.2 新規酵素の検討   
  3.3 その他の検討  
 4. まとめ  
 5. 用語解説
 
 第2節 微生物センサ
 
1. 微生物を認識素子として用いるバイオセンサ <安倍 英雄>  
 1. BOD の法規制  
 2. JIS 法による BOD 測定   
  2.1 BOD 測定の実際   
  2.2 BOD 測定の問題点  
 3. BOD センサの製品化  
 4. BOD センサによる測定法  
 5. その他の微生物センサ  
 6. 微生物センサの市場   
  6.1 BODセンサの用途   
  6.2 測定例

2. 微生物検出装置 <後藤 良三>
 
 1. 微生物検出装置の現状  
 2. ATP と ATP 測定の意義  
 3. ATP 測定の原理と機器の構成  
 4. 様々な前処理法と測定の実際   
  (1) ATP 消去法   
  (2) ろ過法   
  (3) 培養法  
 5. 衛生管理における利用  
 6. ATP 市場と微生物検査の今後の方向