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講義詳細DETAILES OF A LECTURE

バイオマニピュレーション工学

細胞の操作や応答計測、DNAやタンパクなど生体高分子の分離・分析技術ついて、それらの原理や背景にある基礎科学について学習し、生体高分子から成る微小スケール物体の操作・計測技術について理解を深める。

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ブレイン・エレクトロニクス

脳や神経系が持つ優れた機能を電子・情報工学的に利用する方法について論じる.特に,既存のコンピュータが苦手とするパターン情報処理や学習・自己組織化といった機能がいかに発現するのか,生理学的な知見を学ぶとともに,神経細胞やネットワークのモデル化の方法,数理的な取り扱い,具体的な応用例について紹介し,議論する.

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バイオデバイスの基礎技術

免疫分析法や生化学分析法のような生体成分の超微量・超高感度分析法の基礎から,マイクロチップ分析技術,先端医療分析器の原理と応用まで,従来の分析化学の枠にとらわれない先端分析工学について紹介する.

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プロテインエンジニアリング

蛋白質は分子認識能,分子結合能,反応触媒能,信号伝達能,電子伝達能,分子輸送能など様々な機能を担っている機能性生体分子である.しかし,このような蛋白質分子を利用しようとする場合に,天然の蛋白質はその安定性,機能性などの点において十分な性能を有していない例が多く見られる.本講義では化学的修飾,酵素的修飾,遺伝子工学的改変などの技術を基盤とする蛋白質の安定性や機能の向上,機能の複合化のための分子改変,分子構築技術について理解を図る.

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バイオ電子工学特論

電磁界と生体、生体電気現象、生体情報計測、細胞膜の電気的性質、イオンチャネルなどについて理解するための基礎知識の獲得を目指す。また、ノイマン型情報処理(コンピュータ)では避けるべき “不確定性/あいまいさ”が、バイオの機能発現には本質な役割を果たし、状況・環境変化に応じて目標が自律的に変化する“確率的ゆらぎ”機能を、アトラクター選択則、確率共鳴、ランジュバン方程式から学ぶ。さらに、バイオ分子の電子状態を決定付けている結晶構造、自己組織化、散逸構造化によるナノ構造形成についての理解を深める。

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医用精密工学

生体計測・生体制御の基礎技術である生体電気計測・生体電気刺激に関する定量的な理論的解析手法を応用について学ぶ。

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再生医工学特論

バイオマテリアル並びに医療の視点から,再生医療・人工臓器を実現するための材料技術・加工技術・組織培養技術・再生医療技術などの基盤技術の理解を目的とする.基礎項目である動物細胞培養・操作技術,生分解性高分子,培養担体加工技術,物理的刺激負荷技術,生体物理現象,バイオレオロジー等の要素概念の系統的な理解を深める.
さらに,機械工学並びに医療の視点から,再生医療・人工臓器を実現するための材料技術・加工技術・組織培養技術・再生医療技術などの基盤技術の理解を目的とする.メカノエンジニアリングの観点に立ち,培養担体加工デバイス,物理的刺激負荷デバイスなどの装置設計の概念を学ぶ.さらに,生体物理現象,バイオレオロジー等の基礎知識を踏襲することによって,硬組織再生医工学,軟組織再生医工学,循環器再生医工学,神経系再生医工学などの再生医療研究の系統的な知識体系の理解を目指す.

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応用マイクロ流体システム

マイクロ流体デバイス(Microfluidic Devices)とは,微細加工技術を用いて基板上に形成した微小な流路(Microchannel)の内部において,様々なバイオ分析や化学反応などを行うデバイスのことを指し,その一連の技術はマイクロフルイディクス(Microfluidics)と呼ばれる.今や,この技術は,無機化学分析から生体分子解析,細胞操作など,多岐にわたる応用が期待され,化学,生物,デバイス技術など多くの技術者の注目を集めることとなった.本講義では,マイクロ流体デバイスの基礎から応用までを各項目について事例や演習等を交えながら体系的に理解するとともに、具体的な応用システムについて学び、新しい技術パラダイムとしての将来の可能性を議論する。

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バイオマテリアル特論

生体機能を代替したり模倣したりするマテリアルは,人工臓器や薬物治療,再生医療など,最先端の医療技術への応用が期待される.このようなバイオマテリアルを,高分子を使って人工的に設計・構築する手法について講義する.同時に生体材料間の認識・応答機構を分子レベル・細胞レベルで解説し,これにより生体機能の本質について理解を深める.

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バイオ画像工学特論

基礎研究におけるバイオイメージング,および医療で用いられている医用イメージングにおける画像化手法を俯瞰的に学ぶことで,バイオ画像化の本質について理解を深める.内容は物理・化学的な計測原理から,取得画像のソフトウェア処理技術まで,現在使われている技術を幅広く学ぶ.

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生体組織工学・人工臓器学特論

生体はシステムとなることでホメオスタシスを維持しており,非常に複雑精緻であるが機能的である。この生体システムに適合するもしくはそれを補完する新しい人工的システムの構築や、生体システムの特性や応答を研究・産業利用するためのデバイス・システムの設計と構築について,化学工学的基盤に基づいて講義を行う.具体的な例としては,再生医療を目的としたヒト組織・臓器相当物構築,各種人工臓器,薬効毒性試験法としての培養臓器モデル開発、薬物送達システムの開発などを応用例として取り上げる.

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生体信号処理特論

近年,DeeplearningやAIが医療データ解析においても注目されているが,これらは,数十年前の技術から何も変わっていない.そして,現在も機械学習すべきデータのラベリングはヒトの作業である.そこで,機械学習やAIに必要となる定性的な情報(感情など)や複雑な生体信号を工学として処理するための主観の計測手法や主観と生体信号や生理機能との関係を学び,音声からの感情認識の基礎と,音声からの病態分析の基礎を理解する.

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Advanced Biomaterials

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Radiation Biology

This course offers the basic, advanced and clinical radiation biology. The basic part covers physics, chemistry, biology, pathology and statistics. Then, the advanced part includes radiation dosimetry, health physics, radiation therapy, clinical medical physics, drug delivery system, low dose radiation effects and international regulation. The clinical radiation biology covers cancer biology.

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Advanced Biodevices

バイオ研究や医療診断等に用いられる先端バイオデバイスに関する研究例や、実用化に向けた課題解決の事例など、最前線の取り組みについて、ケーススタディを織り交ぜながら学ぶ。

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Bioengineering execise for social implementation

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Bacic Biology

The behaviors of biosystems are well-regulated and controlled by interactions between various functional biomolecules such as DNA, RNA and proteins in different hierarchies: cells, tissues and organs. In this course, students are expected to acquire basic knowledge and understanding of the regulation of biosystems in terms of biochemistry, cell biology, physiology, and pharmacology. The understanding will help them work on the cutting edge of biotechnology, biomedical engineering, etc.

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医工学概論

世界的に少子高齢化が急速に進行する現状において、低侵襲診断・治療、分子標的創薬、再生医療などの先端医療開発システムの実現、すなわちライフイノベーションが、人類社会の主要な課題の一つである。ライフイノベーションは、多要素が複雑に絡み合っており、単一のディシプリンで成し遂げられる可能性は低く、複数のディシプリンの協働と融合が必須である。本講義では、医学及び工学の融合領域において最先端研究を行っている学内の医学系研究者と、学外の講師をお招きして、最新の研究成果を講義していただく。これにより互いの分野のニーズとシーズを理解し、実用化プランを描くのに必要な知識を得る。

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Bacic Bioelectronics

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バイオエンジニアリング輪講

1回目の発表では、各自の修士・博士論文研究に関係する学術論文を精読し、輪講形式で発表を行い討論することで、多岐にわたるバイオエンジニアリング分野の理解を深め、プレゼンテーション能力を高める。2回目の発表では、この学術論文に関する発表経験を基に、各自の研究あるいは研究計画の発表を行い討論することで、バイオエンジニアリング分野における多様な研究の理解を深める。

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Presentation and writing in bioengineering

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Overview of Chemical Bioengineering

The behaviors of biosystems are well-regulated and controlled by interactions between various functional biomolecules such as DNA, RNA and proteins in different hierarchies: cells, tissues and organs. On the firm basis on chemistry, the research in the chemical bioengineering field is focused on the structure and functions of these biomolecules, and on the mechanisms for regulating and controlling the biosystems through such molecules. The research is also focused on the innovative technology development for design, synthesis and control of high performance cells, tissues and organs through artificial designing, alteration, modification and systematization of functional biomolecules. Finally, we aim at applying these technologies to the medical treatment field.

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Overview of Bioelectronics

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メカノバイオエンジニアリング概論

人の健康を支える医療やヘルスケアの実現は,特に高齢化社会で必要性の高い技術目標である.個々人の健康を保ち,テーラーメイド医療サービスを可能にするための,様々な医療用機械システムは,未来の重要技術である.そこで,メカノバイオエンジニアリングでは,ナノ・マイクロメカトロニクスあるいはバイオテクノロジーを融合して,先端的医療支援技術に関わる基礎学問体系の習得を目指す.高度な情報技術に支えられた遠隔医療診断・手術,医療ロボティクス開発など,メカノエンジニアリングの視点から未来技術の創成とバイオ・医療分野研究の理解を深める.

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バイオデバイス概論

The purpose of this lecture is to provide a systematic overview of biodevice technology covering from basic principles to advanced topics.

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バイオマテリアル概論

The knowledge of biomaterials is critical for the creation of novel medical devices. The purpose of the course is to systematically study the properties and characterization of basic materials used in the conventional medical devices, including metals, ceramics and polymers.
In addition, the design principles of biomaterials for applications in various advanced medical devices (artificial organ, medical diagnosis devices, drug delivery system (DDS)) will be examined.

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バイオイメージング概論

生体医工学分野における種々のイメージング技術を俯瞰して解説し、バイオイメージングに関する基礎知識を獲得させる。

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