メディカルエレクトロニクスに於ける実装材料、プロセスとその応用

2010/07/30に東京工業大学デジタル多目的ホールにて行われましたメディカルエレクトロニクスに於ける実装材料、プロセスとその応用を聞いてきました。この講演会は、小生も幹事をさせていただいている化学工学会のエレクトロニクス部会が主催しました。

化学工学会のエレクトロニクス部会は、拡散や反応の伴う化学プロセスとしてエレクトロニクスの製造プロセスをとらえて、材料開発とプロセス開発をシームレスにつなぐための最新技術について学びたい人たちが集まっている部会です。今回のメディカルエレクトロニクスについての講演会も、一見すると化学工学とは少し異なる技術領域のように見えてしまいますが、エレクトロニクスと化学工学がわかるとメディカルエレクトロニクスも化学工学の要素を見つけることができます。


1. 体内で用いる医療デバイスの高機能化、多機能化　東北大学　芳賀洋一

2. カプセル内視鏡の技術　オリンパスメディカルシステム社未来画像機器開発部

カプセル内視鏡について、オリンパス工業の胃カメラの開発まで遡っていただいて、最新の内視鏡、そしてカプセル内視鏡についてご講演していただきました。最新の内視鏡では、Narrow Band Imagingという可視光線のうちのある狭い波長のみを光源として観察する手法が実用化されていることに驚いた。可視光線は波長の短い紫色から長い赤色まで多数の波長が混ざり合っているが、波長の短い光は器官の表層までしか届かないのに対して、長い光は奥まで届くことができる。これを利用して、可視光を短い光から長い光まで狭い波長範囲で区切り、それぞれの光を当てて撮像すると表層から深部までの毛細血管や腫瘍を鮮やかに撮影できることが紹介されていた。この他にも限りなく肉眼に近い像が獲られるようにハイビジョン撮影、粘膜深部の情報を可視かできる赤外線撮影、病変の発見を容易にする蛍光撮影が可能なようである。

さて、カプセル内視鏡の構造は、直径が11 mm、長さが26 mmである。カプセルの中には、CCDカメラ、LED光源、酸化銀電池、無線アンテナ、制御回路基板が使われている。回路基板はリジッド－フレキの多層板のようである。無線アンテナの出力は電池の持ち時間を長くするために低く抑えられており、患者は診断中に6枚のアンテナを体に貼り付ける必要がある。アイディア自体はミクロの決死圏などのSFにもみられるように、あるにはあったが、必要な要素技術（無線の小型化、CCD、電池の小型化）の発展を待つ必要があった。

カプセル内視鏡を開発するに当たって、前例のない医療機器であるため薬事法で承認されるために多くの治験を行う必要があった。特に、腸が数ミリまで収縮してしまうような難病の患者さんに本来使いたいのであるが、カプセルが詰まるおそれがあるので、適用対象から外す必要があった。

第一世代（2005年発表）受動型

• 腸の運動によりカプセルは移動するため自走できないため目的のところに動かしたりとどめたりすることができない。
• 観察したい方向に向けられない。
• 腸をすべて見終わるのに8時間かかり、患者と医師に大きな負担
• 診断用の検体が採れない
• 治療用の機能がない

第二世代　誘導型
外部磁場を利用して、回転させながら移動可能になり、胃などの大きな空洞がある器官にも使用可能
第三世代　診断・治療型
薬剤を散布するなどの治療を行うことが可能
第四世代　自動診断・治療型
医師の管理の下に自ら考えて自走し、診断と治療を行うことが可能
正直、8時間もアンテナを体に貼り付けられて、カプセルが腸の中を通り抜けるのを
待つのはしんどそうだなと感じました。これから第二世代や第三世代が実用化されると身近な医療として普及してくるのかもしれない。

3. アトｰフェムトリットル微少液体の計測、操作技術　居村史人　産業技術総合研究所

4. 血糖値センサーの現状とユビキタス化　村上裕仁　広島大学

5. 唾液バイオセンサによる非侵襲的診断　山口昌樹　岩手大学

もし高校野球の女子マネージャーがドラッカーの「マネジメント」を読んだら

2010/07/21にこの本を購入して、私にはとても珍しく、移動中のその日のうちに読み終えました。ときおり目頭を熱くしながら、みなみの物語に引き込まれてしまいました。夏の暑い時期にさわやかな青春小説を読みたいならこの一冊でしょう。

古賀忠典氏の講演

2010年7月15日に古賀忠典氏の講演を拝聴する機会に恵まれました。
古賀氏はNew York州立大学のStony Brook校に奉職されている方です。
超臨界二酸化炭素が溶解した高分子薄膜の物性について、X線や中性子線による測定を用いて高分子薄膜表面が二酸化炭素により過剰に膨潤している様子を実験的に示されていました。


このほかにも、高分子薄膜上にナノ粒子がブリーディングしてくることや、シリンドリカルなブロック共重合体を基板に対して垂直に立てることが高分子薄膜を超臨界二酸化炭素にさらすだけでできることが紹介されました。精密なSAXSと中性子散乱の測定による基礎的な部分と、それを生かした応用研究まで幅広いテーマをご講演いただきました。ありがとうございます。


私は超臨界二酸化炭素を用いた発泡成形をテーマとしていましたが、超臨界二酸化炭素の特長を生かした研究といえば K. Taki, Y. Waratani, and M. Ohshirna, Macromol. Mater. Eng., Preparation of nanowells on a PS-b-PMMA copolymer thin film by CO2 treatment, 293(7), 589-597 (2008).くらいで、なかなか超臨界二酸化炭素の性質を生かした研究は難しかったです。古賀氏の講演を拝聴して、また少し超臨界のおもしろさを思い出しました。

フレキシブル低誘電率膜

NEDOの産業技術研究助成事業から補助を受けて研究させていただいている「UV硬化樹脂の光誘起相分離を利用した革新的フレキシブル低誘電率膜成形プロセスの開発」の研究成果を新聞に載せていただきました。

日刊工業新聞の記事

正直申し上げまして、まだまだな研究成果ではあるのですが、ご興味をお持ちの方がいらっしゃいましたらお気軽にご連絡ください。

フレキシブル基板やフレキシブルケーブルの基材の低誘電率化は高周波数化への対応としてこれまでにも多くの研究例があります。特にポリイミドの低誘電率化については、化学構造の改良と多孔化のための研究開発が続けられてきました。多孔化では、材料を軽量化することにより著しい低誘電率化を実現できますが、同時に機械的強度の低下、耐湿性の低下、密着性の低下などが起こります。

また、実際に実装メーカに使っていただこうとしても、実装メーカは分布定数形による電気回路の設計技術で高周波化により発生する様々な問題を解決されているので、様々な物性の低下が起こる材料はなかなか採用してもらえないのが現状のようです。

また、高速・大容量通信のための高周波数化が必要と考えられていますが、光インターコネクトや機器内無線技術など銅線でつなぐよりも時として高いスループットが得られる電送技術も開発されています。

こうした中でフレキシブル低誘電率膜に実装された導線で高速・大容量な伝送を行うための材料製造プロセスの開発の意義を考えていかねばなりません。光も無線も結局は電気信号に変換されるので、信号は銅線を通るのだから、低誘電率化は王道であると私のメンターは教えてくれています。銅配線が光や無線に敵うためには、コストと小さな実装空間そして設計の容易さなどがあげられると思われますが、孔を開けたことによるメリットがデメリットを上回るように、デメリットの克服とアプリケーションの創成も必要になってくるものと考えています。

泉谷渉 氏（産業タイムズ社 社長）のご講演

本日（７／９）は、エレクトロニクス実装学会の関西ワークショップにて、産業タイムズ社長の泉谷渉氏の講演を聴いてきました。氏の記者ならではのご講演には大変感銘を受けました。講演時間の９０分間がこんなにも短く感じられたのはとても久しぶりでした。

ご講演のタイトルは、
「環境エネルギー革命は半導体の世界を変える」
でした。

英語表現

私がよく間違える英語表現をまとめました。

1. in the course of は during
2. 冠詞が抜けているか使い方を間違えている。
3. 省略語が定義されておらず、統一性がない。
4. 単語の単数と複数形が曖昧である。
5. コンマの使い方が統一されていない。
6. due toとbecause ofが互換的に使われている。
7. 間違った前置詞が時々使われている。
8. 間違った動詞の時制が使われている。
9. thatとwhichが曖昧である。
10. 複合形容詞のハイフンが抜けているか適切でない。
11. 単語の順序を入れ替える必要があるものがある。
12. 必要なコンマが抜けている。
13. よりフォーマルなin whichの代わりにwhereが使われている。

紫外線硬化樹脂の硬化の様子

紫外線硬化樹脂は、紫外線を照射すると数秒から数分でかたまる樹脂のことです。
この様子をわかりやすく撮影した映像が下の映像です。

開始から8 sくらいまでで、紫外線硬化樹脂がガラス管についても
すぐにたれ落ちてしまう様子を撮影しています。

11 sで真ん中に青い光が現れますが、これが紫外線を含む光です。

18 sからでは、先ほどの紫外線硬化樹脂を光に当てています。

23 sくらいまでで樹脂が硬化して、樹脂が垂れなくなっていることがわかると思います。
この樹脂はその後ガラス管を1回転させても垂れなくなります。

紫外線硬化樹脂の硬化の様子

樹脂成分　ウレタン系ジアクリレート/反応性希釈剤/光開始剤
光源　水銀キセノンランプ 200W

英文校正

論文の草稿が完成すると英語の文法チェックのために
ネイティブの校正を受けるようにしている。私が利用しているのは、
American Journal Experts というサイトで、英語が母国語の方で
大学や大学院を卒業した人が私の英語を見てくれる。Wordの校正機能を
使って、びっしりと校正してもらえる。

正直、自分の英語はまだまだであるので、校正してもらった
内容を別のファイルに写し取りながら、一字一句辞書を見ながら
勉強している。

今回の校正で多かった間違えを私の備忘録として書いておきます。

1. in the course of はduring
校正前
The dissolved CO₂ became supersaturated, and CO₂ bubbles started to nucleate in the course of depressurization.
校正後
The dissolved CO₂ became supersaturated, and CO₂ bubbles started to nucleate during depressurization.
2. where は適切な前置詞を伴うwhichで
校正前
Each measured spectrum was subtracted from the final spectrum where the monomers were polymerized completely.
校正後 Each measured spectrum was subtracted from the final spectrum in which the monomers were polymerized completely.
3. due toをbecause ofに
校正前
In such a case bubble nucleation would be facilitated, but the bubbles could not retain their shape due to the low polymer viscosity.
校正後
In such a case bubble nucleation would be facilitated, but the bubbles could not retain their shape because of the low polymer viscosity.
4. because ofをdue toに
校正前
The foaming of rubbery-state polymers can create micron-sized porous films because of their high elasticity.
校正後
The foaming of rubbery-state polymers can create micron-sized porous films due to their high elasticity.