2021년 3월 15일 월요일

바이오기능 박막, 비클OS - Yano E plus 2021년 3월호(NO.156)/야노경제연구소

 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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