Yano E plus 2021년 3월호(NO.156)
내용목차
≪주목시장 포커스≫
차세대 기능성 박막 동향(6) ~바이오 기능 박막~
~바이오 테크놀로지 혁명으로 바이오 의약품, 유전자 치료 등에 신풍이 불고 있다. AI·IT와 융합함으로써 더욱 큰 비약이 기대된다~
1. 차세대 바이오기능 박막이란
2. 주목받는 차세대 바이오 기술
2-1. 바이오센서
2-2. 바이오미메틱 기술
2-3. 시스템바이올로지
2-4. 바이오인터페이스
3. 차세대 바이오기능 박막의 시장규모 예측
[그림·표 1. 차세대 바이오기능 박막의 국내 및 WW 시장규모 예측
(금액: 2020-2030년 예측)]
4. 차세대 바이오기능 박막에 관련된 기업·연구기관의 대응동향
4-1. 국립대학법인 규슈공업대학
(1) 단일 뉴런 해석 장치
[그림1. 단일 뉴런 해석 디바이스의 개요도(왼쪽)와 SEM 사진(오른쪽)]
[그림2. 단일 뉴런 (녹색: 밝게 보이는 부분)과 시냅스(빨간색: 약간 어두워 보이는 부분)의 형광 이미지]
(2) 세포외 전위 계측 장치
[그림3. 미소전극 부착 SiN 다공막을 끼운 공배양의 개요도]
【그림4. 세포외 전위 계측 장치의 개략도】
【그림5. 세포외 전위 계측 장치의 실물 사진】
4-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소(산총연)
(1) 과포화액중 레이저 조사법에 의한 인산칼슘(CaP) 성막
[그림6. 과포화액중 레이저 조사법의 모식도(위)와 조사 후 기재(에틸렌-비닐알코올공중합체) 표면의 광학현미경상(오른쪽 아래) 및 SEM상(왼쪽 아래)]
[그림7. 불소첨가 CaP 과포화용액 중 레이저 조사 전(왼쪽) 및 조사 후(오른쪽)의 소결수산 아파타이트 기재 표면의 SEM상(문헌[2]에서 개변)]
(2) 인간 상아질 기재에 대한 불소 담지 아파타이트 성막
[그림8. 불소첨가 CaP 과포화용액 중에서의 레이저 조사 전 및 조사 1, 5, 30분 후의 인간 상아질 기재 표층의 단면 분석결과 (상단: TEM상, 중단: HAADF상, 하단: 불소의 분포를 나타내는 주사 TEM-EDX상) (문헌[3]에서 개변)]
[그림9. 불소첨가 CaP 과포화용액 중 레이저 조사 30분 후 인간 상아질 기재 표층의 단면 TEM상(위쪽) 및 SAED 패턴(하단) (문헌[3]에서 개편)]
4-3. 국립대학법인 도쿄의과치과대학
(1) 바이오 트랜지스터를 이용한 DNA 시퀀싱 해석
(2) 실시간 DNA 증폭검출 연구
【그림10. 바이오 트랜지스터 구성】
[그림11. 패턴화된 Au 박막전극상의 프로브를 이용한 마이크로RNA 검출 모식도]
4-4. 국립대학법인 도쿄공업대학(1)
(1) 고분자 나노시트의 특성과 제조방법
【그림12. 고분자 나노시트의 접착력과 두께와의 관계】
[그림13. 고분자 나노시트의 제조방법. 코팅머신 외관 (왼쪽 위), Roll-to-Roll 프로세스 모식도 (오른쪽 위), 성형한 나노시트 모식도(아래)]
(2) 풀없이 접착 가능한 나노 반창고
[그림14. 나노 반창고를 사용한 예(화살표 색의 짙은 부분에 나노 반창고가 붙어 있음)]
(3) 전자나노 반창고
[그림15. 전자 나노 반창고를 생체에 붙인 예]
(4) 웨어러블 근전 계측 디바이스의 스포츠에 대한 응용
【그림16. 고속 카메라를 이용한 투구 모션과 표면 근전위의 동기 측정】
(5) 생체조직 접착용 임플란터블 발광 디바이스로서의 응용
[그림17. (a)PDA-PDMS 나노시트와 PDMS 나노시트로 NFC-LED 칩을 끼운 조직 접착성 무선 발광 디바이스 모식도 (b)NFC-LED 칩 확대사진 (c)녹색(왼쪽)·빨간색(오른쪽)의 조직 접착성 무선 발광 디바이스]
4-5. 국립대학법인 도쿄공업대학(2)
(1) 바이오머티리얼에서의 재료설계 방법
[그림18. Au-싸이올계열 자기조직화 단분자막(SAM) 모식도]
(2) 기계학습으로 생체 분자의 흡착을 예측하고 재료를 고속 스크리닝하는 방법
【그림19. 인공 뉴럴 네트워크를 이용한 기계학습의 개략도】
【그림20. 기계학습을 이용한 물의 접촉각과 단백질 흡착량의 실험치와 예측치의 비교】
4-6. 국립대학법인 도쿄대학
(1) Biological Fluctuation으로 배우는 초저소비 전력을 실현하는 차세대 AI 디바이스
【그림21. 뉴로시스템 (왼쪽)과 스핀 글라스 (오른쪽)의 기억기능 대비】
[그림22. 노이즈 인가(印加)와 SN 대비 관계]
(2) 스핀파 양자간섭에 의한 초고감도 자기센서
【그림23. 전하+스핀(왼쪽)과 스핀파(오른쪽)의 대비】
(3) 초고감도 웨어러블 생체가스 센서
【그림24. 웨어러블 체가스 센서 (위쪽)모듈 외관 (중)센싱 부분의 SEM 사진 (아래)센서 부분의 외관】
4-7. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
(1) 생체모방형 지지체의 창출
(2) 생체조직 재생을 위한 복합 다공질 지지체 개발
(3) 세포기능을 제어하는 마이크로패턴화 재료의 개발
(4) 세포기능을 제어하는 나노미소 환경재료 창출
4-8. 학교법인 와세다대학
(1) FET 바이오센서
[그림25. 전형적인 FET 바이오센서 모식도]
(2) 단백질 고정화 센서
(3) 저분자 고정화 센서
(4) 당쇄 고정화 센서
(5) DNA고정화센서
(6) FET 바이오센서 애플리케이션
[그림26. FET 바이오센서의 애플리케이션 사례]
스마트 센싱 시리즈(2) 프린티드 센서 관련 시장① 바이오센서편
~일부는 큰 시장을 형성, 향후 차세대형 보급도 진행~
1. 머리말
1-1. 생산공정이 대폭 간략화되어 고효율화
【그림1. "인쇄전자"의 인쇄 공정과 기존 공정의 비교】
1-2. 플렉시블화와 유기일렉트로닉스
[그림2. 인쇄공법과 유기/플렉시블 일렉트로닉스의 융합]
[그림3. 유기 FET형 바이오센서 모식도(개발 예)]
1-3. 프린티드 바이오센서의 특징
【그림4. "생체 재료 이용형" 바이오센서의 기본 구조】
【표1. 효소를 이용하는 바이오센서의 대표적 사례】
1-4. 혈당센서의 종류와 특징
2. 인쇄형 바이오센서의 시장개황과 전망
2-1. 프린티드 센서 시장규모
[그림·표 1. 프린티드 센서의 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
[그림·표 2. 프린티드 센서의 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
2-2. 바이오센서의 최근 시장동향
(1) 바이오센서의 시장규모 추이
[그림·표 3. 바이오센서의 WW 시장 추이·예측 (금액: 2019-2024년 예측)]
[그림·표4. 바이오센서 방식별 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
(1) 바이오센서의 주요 방식과 이용 분야
[그림·표 5. 바이오센서의 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
[그림·표6. 의료용 바이오센서의 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
(2) 혈당센서 시장 현황
【그림·표 7. 혈당 측정 제품 (시약·시험지+기기) 종류별 WW 시장 내역 (금액: 2019년)】
[그림· 표 8. SMBG와 CGM의 센서 단말(시험지 · 시험 패치)의 WW 시장 내역 (금액: 2019년)]
≪차세대 시장 트렌드≫
비클 OS의 실태와 미래 전망(3)
~자동차용 전자 시스템의 진전이 보급을 지지~
1. 자동차용 전자시스템에서 비클OS의 입장
1-1. 자동차용 전자시스템(ECU, Domain, HPC, etc)
(1) 분산형 ECU
【그림1. layer stack (분산형 ECU)】
(2) 집중 게이트웨이 + 통합형 ECU
【그림2. Central Gateway + Domain (집중 게이트웨이 + 통합형 ECU)】
[그림3. 닛산자동차 프로파일럿 2.0의 지원 시스템 개요]
(3) AI를 이용한 집중 게이트웨이+통합형 ECU)와 중앙 컴퓨터 시스템
【그림4. Central Gateway+Domain With AI(AI를 이용한 집중 게이트웨이+통합형 ECU)】
[그림5. Central Computing (중앙 컴퓨터 시스템)]
[그림6. 가까운 미래의 자동차용 소프트웨어의 아키텍처]
2. 시장동향과 시장규모
[표1. 자동차 소프트웨어 시장과 비클 OS]
[그림7. 비이클 OS 시장 추이 예측 (금액: 2020-2025년 예측)]
초임계 유체기술의 동향
~초임계 유체기술은 폭넓은 분야에서의 응용이 시작되어 성숙단계가 되고 있지만 성장잠재력은 여전히 높다고 할 수 있다~
1. 초임계 유체란
[그림1. 초임계 유체를 설명하는 압력-온도상태도]
2. 초임계유체 수요분야
2-1. 유기 화학
2-2. 식품·의약품
2-3. 에너지
2-4. 분석
2-5. 바이오매스
2-6. 반도체
2-7. 무기 재료
2-8. 기타
3. 초임계 유체의 시장규모 추이와 예측
[그림·표1. 초임계 유체의 WW 시장규모 추이와 예측
(금액: 2018-2023년 예측)】
[그림·표 2. 초임계 유체의 분류별 WW 시장규모 추이와 예측
(금액: 2018-2023년 예측)】
4. 초임계 유체에 관련된 기업·연구기관의 대응동향
4-1. 학교법인 가나가와대학
【그림2. 유기 불소화합물 애플리케이션】
[그림3. PFOA 및 PFOS의 화학구조]
[그림4. 유기 불소화합물에 요망되는 순환 이용 스킴]
4-2. 국립대학법인 구마모토대학
(1) 아임계수반응기술을 이용한 농수산업 자재의 활용
【그림5. 아임계수·초임계 CO2와 고체 촉매를 이용한 쓰레기 제로·스킴 사례 [1][2]】
【그림6. 쌀식초 (곡물식초)의 제조공정에서 발생하는 고형폐기물의 사례[3]】
[그림7. 아임계수 반응을 이용하여 술지게미를 액화해 술지게미 식초를 만드는 프로세스의 개략(왼쪽)과 이용한 소형 반응 용기(오른쪽) [3]】
【그림8. 초임계 CO2(왼쪽)와 아임계수(오른쪽)의 상태도 [2]
【그림9. 초임계 CO2 및 아임계 수용매와 추출성분과의 궁합 [1]】
(2) 초임계 CO2에 의해 추출된 감귤계 오일 조성에 관한 수분 함유량의 영향
【그림10. 초임계 CO2에 따리 추출 프로세스의 모식도】
【그림11. 초임계 CO2를 이용한 추출결과의 사례[5]】
4-3. 국립대학법인 도쿄공업대학
【그림12. CO2를 녹인 바이오매스 유래 용액 속에서의 효소 반응】
4-4. 국립대학법인 도쿄대학
【그림13. 초임계 유체물성 온도 의존성】
【그림14. 난류(위쪽) 및 층류(아래) 상태의 전열 특성】
【그림15. 오일을 혼입한 초임계 유체의 수치 해석】
【그림16. 천임계 CO2 상류 이젝터 사이클】
4-5. 학교법인 도시샤대학
(1) 연구개요
(2) 연구대상에 대한 접근
(3) 수소결합성의 초임계 유체의 수소결합 공여능과 수용능의 유효성 검증
4-6. JASCO 주식회사
(1) 초임계 유체 크로마토그래피(SFC)
(2) 초임계 유체 추출(SFE)
[그림17. 기본적인 SFC 시스템의 유로도]
【그림18. 기존 용매추출과 초임계 유체 추출에서의 용매 사용량의 차이】
(3) SFC분석
[그림19. SFC의 적용범위]
(4) Method Scouting 시스템
【그림20. UFC Method Scouting 시스템에 의한 농약 성분의 키랄 분리 조건의 스카우팅 결과】
(5) SFC분취
(6) 키랄 분리
(7) 형광(FL) 검출기
[그림21. FL 검출기 셀에서의 기존제품(왼쪽)과 신규개발품(오른쪽)의 차이]
4-7. 국립대학법인 히로시마대학
(1) 초미세 발포(Microcellular Plastics)
[그림22. 기존의 발포수지(오른쪽)와 초미세 발포의 SEM 상 비교]
(2) 초임계 유체(고압가스) 하의 폴리머계 물성
【그림23. 초미세 발포 생성 프로세스와 관련된 열물성】
[그림24. 자기 부유 저울법에 의한 용해도 측정 장치의 모식도]
(3) 초임계 유체 CO2와 N2 가스를 이용한 폴리머 발포 실험과 발포 프로세스 거동
【그림25. 배치 발포 관찰 실험 장치의 모식도와 실험 절차】
【그림26. 폴리머종, 가스종의 차이에 의한 발포거동의 차이(70℃, 10MPa, 0.75MPa/s)】
(4) 복수 기포의 핵 생성·성장 연립 시뮬레이션
[그림27. 단일 기포 시뮬레이션과 기포핵 생성 · 성장 연립 시뮬레이션의 생각방식】
【그림28. 기포핵 생성 · 성장 연립 시뮬레이션 결과와 실험의 비교】
[그림29. 물성의 영향을 평가한 결과]
4-8. 미쓰비시화공기 주식회사
【그림30. 초임계 유체 장치의 전형적인 흐름】
[그림31. 미쓰비시화공기제 초임계 유체 테스트 장치(왼쪽)와 실용장치의 자기긴축식 개폐 뚜껑장치 마락(오른쪽)]
5. 초임계 유체의 미래 전망
≪타임리 기업 동향 리포트≫
ESPEC 주식회사
~'전천후형 시험연구소'를 오픈, 지구상의 다양한 기상 환경을 재현~
1. 배경
2. 전천후형 시험연구소
[그림1. 고베 R&D센터]
[표1. '전천후형 시험연구소 개요]
[표2. 시험 범위]
【그림2. 각종 시험의 모습 (a)강설 시험, (b)착설 시험】
【그림3. 각종 시험의 모습 (c)강우 시험, (d)태양광 시험, (e)안개 시험, (f)기류 시험】
[표3. 복합 시험 예]
[그림4. 전천후형 시험연구소의 특징]
[그림5. 모빌리티 시장용 사례]
[그림6. 눈의 재현]
[그림7. 안개의 재현]
【그림8. 태양광의 재현】
3. 향후 대응
4. 기업개요
[표4. ESPEC 주식회사 개요]
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