これからのバイオエンジニアリング

出版社: 羊土社
著者:
発行日: 2022-10-20
分野: 基礎医学  >  基礎医学一般
ISBN: 9784758121224
電子書籍版: 2022-10-20 (第1刷)
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商品紹介

複雑な生命からポイントを吟味・抽出し,本質を発見・発明へつなぐ.工学・物理系が得意とする視点から,生体物質・生命現象を捉えるとどうか,そのはじめの一歩とは,を解説する12テーマ.融合と創造は,ここから.

目次

  • 第I部 バイオメカニクスの基礎
     第1章 生体組織のメカニクス
      軟骨や血管を再生する
      1 生体組織の構成要素とバイオメカニクス
      2 生体組織の静的な力学特性の評価
      3 生体組織の動的な力学特性評価
      4 生体組織の力学特性の非侵襲計測
     第2章 人体の力学モデルと数値解析
      人体をモデル化する,とは?
      1 階層性をもつ生体の力学
      2 生体力学とコンピュータシミュレーション
      3 医療機器設計と治療法の検討
      4 循環器系のモデリング
      5 脳神経系のシミュレーションに向けて
     第3章 医療ロボティクス
      医療ロボットと産業用ロボットの違い
      1 ロボットに求められること
      2 医療ロボットとは
      3 医療機器としてのロボット
      4 手術支援ロボット
      5 リハビリテーション支援ロボット
      6 ロボット技術概論

    第II部 バイオエレクトロニクスの基礎
     第4章 生体およびバイオ関連物質の電気的性質,電磁波と応答
      バイオエレクトロニクスとは?
      1 バイオ “を” 学ぶためのエレクトロニクスとバイオ “に” 学んだエレクトロニクス
      2 基礎物性:電気的性質,磁気的性質
      3 生体電気信号(膜電位)の発生と等価回路
      4 誘電緩和応答
     第5章 生体系固液界面エレクトロニクス
      生体の電気信号を計測する原理
      1 固体-液体界面現象(固液界面現象)
      2 電気二重層(静的固液界面の性質)
      3 電解質溶液論(デバイ長の算出)
      4 界面導電現象(動的固液界面の性質)
     第6章 心電図と心電図計測
      心電図の原理とは?
      1 細胞膜電位と活動電位
      2 活動電位の伝播
      3 体表面電位の計測
      4 心電図計測
      5 心電計測の応用

    第III部 バイオイメージングの基礎
     第7章 超音波によるイメージング
      超音波イメージングの原理とは?
      1 イメージングに用いられる超音波の周波数
      2 超音波の伝搬
      3 超音波の散乱
      4 パルスエコー法による超音波イメージング
      5 アーチファクト
      6 超音波撮像による血流計測
     第8章 撮像行列を用いた断層撮像法(CT)
      CT の原理とは?
      1 散乱波を用いた断層撮像の原理
      2 撮像行列で再構成を行うときに前提となる近似
      3 リングエコーと従来型超音波エコー法の比較
      4 超音波CT のさまざまな撮像モード
     第9章 量子イメージング【高橋浩之】
      放射線イメージングの原理とは?
      1 量子放射線の性質
      2 量子放射線の医療への応用
      3 量子イメージングの原理
      4 量子イメージングにおける検出器の特性
      5 半導体検出器
      6 ガス検出器
      7 真空中での電子増倍を利用する検出器
      8 イメージングスペクトロスコピー用検出器
     第10章 脳機能計測とイメージング
      MRI や脳波の計測原理とは?
      1 脳機能計測装置の開発
      2 MRI
      3 脳波
      4 脳磁図
      5 近赤外分光法(NIRS)
      6 磁気刺激

    第IV部 ニューラルネットワークの基礎
     第11章 脳とニューロン
      脳とは何か:モノとしての側面
      1 脳とコンピュータの外見的・機能的な違い
      2 ニューロン
      3 ネットワーク,層構造,コラム構造
      4 トポグラフィック・マッピング
      5 信号は何か
      6 ホジキン・ハクスレー方程式
     第12章 パターン情報表現とパターン情報処理
      脳とは何か:コトとしての側面
      1 モデル化と形式ニューロン
      2 可塑性とヘブ則
      3 連想記憶
      4 自己組織化マップ

この書籍の参考文献

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本参考文献は電子書籍掲載内容を元にしております。

第I部 バイオメカニクスの基礎

P.28 掲載の参考文献
[1] M. Kawanishi et al. : Redifferentiation of dedifferentiated bovine articular chondrocytes enhanced by cyclic hydrostatic pressure under a gas-controled system. Tissue Engineering, 13, 957-964, 2007
[2] K. Maki et al. : Hydrostatic pressure prevents chondrocyte differentiation through heterochromatin remodeling. Journal of Cell Science, 134, jcs247643, 2021
[3] K. Montagne et al. : High hydrostatic pressure induces pro-osteoarthritic changes in cartilage precursor cells : A transcriptome analysis. PLoS One, 12, e0183226, 2017
[4] K. Montagne et al. : Hydrostatic pressurization of dissociated ATDC5 aggregates as an in vitro model of mechanical load-induced chondrocyte damage. AATEX Journal, 24, 75-82, 2019
[5] K. Furukawa et al. : Scaffold-free cartilage by rotational culture for tissue engineering. Journal of Biotechnology, 133, 134-145, 2008
P.46 掲載の参考文献
[1] 「古典物理の数理」 (今井功/著), 岩波書店, 2003
[2] 「非線形有限要素法のためのテンソル解析入門」 (久田俊明/著), 丸善, 1992
[3] Okita, K., et al : Development of High Intensity Focused Ultrasound Simulator for Large Scale Computing, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 65, 43-66, 2011
[4] Ii S, et al : A full Eulerian fluid-membrane coupling method with a smoothed volume-offluid approach. Communications in Computational Physics, 12, 544-576, 2012
[5] Womersley, J. R., : Method for the calculation of velocity, rate flow, and viscous drag in arteries when the pressure gradient is known, Journal of Physiology, 127, 553-563, 1955
[6] 「シリーズ脳科学 1 脳の計算論」 (甘利俊一/監, 深井朋樹/編), 東京大学出版会, 2009
P.59 掲載の参考文献
[1] 「ロボット工学の基礎 第3版」 (川崎晴久/著), 森北出版, 2020

第II部 バイオエレクトロニクスの基礎

P.77 掲載の参考文献
[1] 川上憲司 : 医用電子と生命工学. 30-34, 1989
[2] 「生体電気計測」 (山本尚武, 中村隆夫/著), コロナ社, 2011
[3] 「医用生体工学概論」 (大島正光, 斎藤正男/著), コロナ社, 1984
[4] 「生体電磁工学概論」 (松本英敏/著), コロナ社, 1990
[5] 「演習で学ぶ生命科学 第2版」 (東京大学生命科学教科書編集委員会/編), 羊土社, 2017
[6] 「ニューロンの生物物理」 (宮川博義, 井上雅司/著), 丸善, 2003
P.95 掲載の参考文献
[1] 「電子移動の化学」 (渡辺正, 中林誠一郎/著), 朝倉書店, 1996
[2] 「電気化学 第2版」 (玉虫怜太/著), 東京化学同人, 1991
[3] 「電気化学測定法 (上) 」「電気化学測定法 (下) 」 (藤島昭, ほか/著), 技報堂出版, 1984
[4] T. Ohtake, et al : Immobilization of Probe DNA on Ta205 Thin Film and Detection of Hybridized Helix DNA by Using IS-FET. Japanese Journal of Applied Physics., 43, L1137-L1139, 2004
[5] T. Uno, et al : Direct Deoxyribonucleic Acid Detection Using Ion-Sensitive Field-Effect Transistors Based on Peptide Nucleic Acid. Japanese Journal of Applied Physics., 43, L1584-L1587, 2004
P.111 掲載の参考文献
[1] 「ガイトン生理学 原著第11版」 (御手洗玄洋/総監訳), エルゼビア・ジャパン, 2011
[2] "Cardiac Electro Physiology From Cell to Bedside 6e" (Zipes DP, Jalife J), Sounders, 2013
[3] "Bioelectricity, 2nd ed.," (R. Plonsey, RC Barr), Academic Press, 2000
[4] 「臨床心臓電気生理学」 (早川弘一, 比江嶋一昌/著), 南江堂, 2001
[5] 「医用工学入門」 (木村雄治/著), コロナ社, 2001
[6] 「生体計測とそのシステム」 (岡田正彦/著), コロナ社, 2000
[7] 「生体電気計測」 (山本尚武, 中村隆夫/著), コロナ社, 2011

第III部 バイオイメージングの基礎

P.128 掲載の参考文献
[1] https://todaysveterinarypractice.com/radiology-imaging/imaging-essentialssmall-animalabdominal-ultrasonography-part-2-physical-principles-artifacts-false-assumptions/
[2] 「超音波」 (日本生体医工学会/編, 千原國広/著), コロナ社, 2001
[3] "Diagnostic Ultrasound, Physics and Equipment, 3rd Ed" (P. R. Hoskins et al), CRC Press, 2019
[4] 「機械系のための数学」 (高木周/著), 数理工学社, 2005
P.141 掲載の参考文献
[1] J. Mamou et al : "Quantitative Ultrasound in Soft Tissues", Springer, 2013 (特に, Chapt 14 & 15)
[2] 「逐次近似画像再構成の基礎」 (篠原広行ら/著), 医療科学社, 2013
[3] "Foundations of Biomedical Ultrasound" (RSC Cobbold), Oxford University Press, 2006
P.156 掲載の参考文献
[1] 「放射線画像技術学 第2版」 (小水満/監, 石田隆行/編), 医歯薬出版, 2022
[2] 「放射線計測学」 (日本医学物理学会/監, 納冨昭弘/編), 国際文献社, 2015

第IV部 ニューラルネットワークの基礎

P.191 掲載の参考文献
[1] 「図説脳」 (塚田裕三/編), 日経サイエンス, 1983
[2] Margaret S. Livingstone and David H. Hubel, "Anatomy and physiology of a color system in the primate visual cortex," The Journal of Neuroscience, 4, 309-356, 1984
[3] Theodore B. Rasmussen and Wilder Penfield, "The human sensorimotor cortex as studied by electrical stimulation," Federation Proceedings Journal, 6 452-460, 1947
[4] Klaus Obermayer and Gary G. Blasdel, "Geometry of orientation and ocular dominance columns in monkey striate cortex," The Journal of Neuroscience, 13, 4114-4129, 1993
[5] Alan L. Hodgkin and Andrew F. Huxley, "A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve," Journal of Physiology, 117, 500-544, 1952
[6] Erwin Neher and Bert Sakmann, "Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres," Nature, 260, 799-802, 1976
[7] 徳永太, 中島龍一, シリーズ『若手の会インタビュー』日生誌, 66, 92-95, 2004
[8] 「バーチャルスライド組織学」 (駒崎伸二/著), 羊土社, 2020
P.213 掲載の参考文献
[1] Warren S.McCulloch and Walter Pitts, "A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity," Bulletin of Mathematical Biophysics, 5 115-133, 1943
[2] 「行動学入門-第3版」 (Donald Olding Hebb, 白井常他訳), 紀伊国屋書店, 1975
[3] 「複素ニューラルネットワーク 第2版」 (廣瀬明/著), サイエンス社, 2016
[4] Tuevo Kohonen : "The Self-Organizing Map," Proceedings of the IEEE, 78 1464-1480, 1990

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