広報紙

Vol.1302040607

特集╳完全合成型
新しい携帯型
人工膵臓デバイスの開発
非機械型

研究紹介

消毒用アルコールジェル中のエタノール定量分析の検討
KISTEC 設備ナビ

28GHz 帯スプリットシリンダ共振器の導入
情報・生産技術部

産業用ネットワーク（CC-Link、FL-net、MECHATROLINK）の認証試験について

特集

非機械型 × 完全合成型
新しい携帯型人工膵臓デバイスの開発「貼るだけ人工膵臓」プロジェクトの松元プロジェクトリーダーらが参加する研究グループ（※1）は、「非機械型」「完全合成型」の携帯型人工膵臓デバイス（※2）の開発に成功しました。このデバイスは、動物実験において、平均血糖値を正常化するのみならず、低血糖を引き起こすことなく日内変動指標を大幅に改善することを非機械型のシステムとしては世界で初めて実証しました。
※１
研究グループ
東 京 医 科 歯科 大 学 の 松 元
亮 准 教 授 と宮 原 裕 二 教 授
お よ び 名 古屋 大 学 の 菅 波
孝 祥 教 授 らを 中 心 と す る
研 究 グ ル ー プ。 奈 良 県 立
医 科 大 学、 金 沢 大 学、 九州大学、ニプロ株式会社、
株 式 会 社 ニコ ン シ ス テ ムと共同で開発を行う。
※2
携帯型人工膵臓デバイス
糖 尿 病 の イン ス リ ン 療 法の た め に 使用 さ れ る 医 療機 器。 腹 部 皮 下 に 埋 め 込
み グ ル コ ース 濃 度 を 連 続
測 定 し な が ら、 適 切 量 の持 効 性 イ ンス リ ン の 投 与を行う。

写真 1：マイクロニードルプロトタイプ※3
中空糸
中心部が空洞になった糸。

—「貼るだけ人工膵臓」プロジェクト沿革 —2017

戦略的研究シーズ育成事業
採択テーマ「貼るだけで自律型の次世代人工膵臓の開発」
糖尿病治療において、強く望まれながらも満たされていないニーズ（アンメットメディカルニーズ）、長期的な血糖管理、低血糖の回避、患者負担の軽減、の解決を目指してプロジェクト研究をスタート。

2018

文部科学省「地域イノベーション・エコシステム形成プログラム」採択

2019

有望シーズ展開事業へステップアップ

KISTEC を中心とした事業化支援体制の下、大学等と連携し、リーディングベンチャーの創出・成長を目標に、神奈川らしいイノベーション・エコシステムの具体化を目指す。
・マイクロニードルプロトタイプの作製（写真 1）－「貼るだけ人工膵臓」プロジェクト－

2 年間の目的基礎研究を経て、実用化に向けた応用研究を進める。
・動物実験用デバイスの開発・インスリン放出動態の数理モデル構築
・各糖尿病モデル動物に対する医学的機能実証および安全性評価● 共同開発での研究成果について 
現在の糖尿病や糖尿病治療にまつわる問題点、課題点はどのようなものがありますか？

用いた研究が主流でしたが、タンパク質の不安定性や変性による毒性の課題のため、未だ実用化されていません。

糖尿病はその病気そのものだけでなく合そこで、タンパク質を一切使用しない合併症も大きな問題となっており、医療費の成材料のみによる人工膵臓開発を進めてき増大や健康寿命の短縮など、社会に大きなました。ボロン酸という糖と結合したり離影響を及ぼしています。近年の研究で、合れたりする物質を利用することで、血糖値併症の予防には平均血糖値の正常化ととも変化に応じてインスリン放出量をコントローに、日内に起こる急性の血糖値変動を抑制ルする事を可能にしました。さらに、温度することが重要であるとわかってきました。

変化に対して安定な材料を開発することでこの目的のために血糖値変動に対し安全性を格段に高めました。また、数理モフィードバック機能のある人工膵臓が使用

デルによりデバイスの性能を再現し、最適されています。しかし、現在普及しているなデバイスの設計を行うとともに、急性の人工膵臓は機械型で、患者の身体的・心理血糖変動を抑制できる事を確認しました。

的負担、メンテナンスの必要性、高額であこれらの成果より得られたデバイスとインスる点など多くの課題があります。

リンを体内に注入するための中空糸（※3）を組み合わせることで、「中空糸融合型」人工膵

写真 2：中空糸デバイス

2

KISTEC NEWS vol.13

研究開発の内容について詳しく教えてください。

臓を作成しました（写真2）。実験動物によるこれらの課題解決のために、これまでにテストの結果、このデバイスが１週間以上ものも非機械型の人工膵臓の研究は盛んに行わ間血糖値を良好にコントロールすること、更にれてきました。従来は、主にタンパク質を日内変動を抑える効果がある事を確認しました。

非機械型×完全合成型

新しい携帯型人工膵臓デバイスの開発

プロジェクト研究とは？
県の科学技術政策や産業振興政策に沿った研究テーマを公募し、大学等の有望な研究シーズを育成するプロジェクト研究を推進する事業です。KISTEC の研究開発部が３段階のステージゲート方式により、長期間にわたる研究の進捗管理を行います。
（第１段階）戦略的研究シーズ育成事業
県の科学技術政策や産業振興政策に沿った研究テーマを公募し、研究シーズを育成する基礎研究を実施します。
（第２段階）有望シーズ展開事業
前ステージの研究プロジェクトの中から、成功の目途が得られたものについて、実用化に向けた応用研究を実施します。

写真 3：ニードル部拡大画像（第３段階）実用化実証事業
前ステージの研究プロジェクトの中から、早期実用化の可能性の高いものについて、企業等との共同研究の実施、提案公募型の競争的資金の活用等により、成果展開を図る実用化研究を実施します。

●「貼るだけ人工膵臓」への応用や、実用化に向けて研究成果はどのように活用されますか？
この「中空糸融合型」人工膵臓を基に、現在はより患者さんの負担が少ないデバイスへと改良を続けています。「貼るだけ人工膵臓」プロジェクトでは、装着部分に中空糸ではなくマイクロニードル（写真3、図1）を用いた人工膵臓の開発に取り組んでいます。このタイプは、皮膚の上から「貼るだけ」で装着でき痛みもほぼ感じないことから、より使いやすいデバイスとなっています（表1）。現在は、実験動物を用いKISTEC Innovation Hub 2019では、糖尿病治療の研究に関心のある一般の方が多く来場されていましたね。
糖尿病の患者さんやそのご家族と実際にお話させていただきました（写真4）。イ
ンスリン治療介入に対して患者さんが抱く
物理的・心理的負担については、アンケー
ト資料等で知識はありましたが、生の声を伺い、改善技術に対する高いニーズを再認識しました。また、中には切実な思いを語る患者さんもおられ、研究開発に関するモチベーションを新たにいたしました。これからも「貼るだけ人工膵臓」の実現に向けて効果や安全性を検証している段階ですて研究に取り組んでいきます。

が、将来的にはヒトへの適用を目指して臨研究開発部 研究支援課 地域イノベーション推進グループ

写真 4：
KISTEC Innovation Hub
2019 ポスターセッション

床試験を進めていきたいと考えています。

図1
貼るだけ人工膵臓の動作原理
表 1：中空糸融合型とマイクロニードル型の特徴
中空糸融合型

マイクロニードル型

装着方法

埋め込み

皮膚上に貼り付け治療効果〇〇

装着における患者負担大きい

少ない交換の容易性

×〇

《表 彰》
松元 亮プロジェクトリーダー
2020 年度 高分子学会 旭化成賞受賞
研究題目「高分子ゲルを応用した完全合成型人工膵臓デバイスの開発」
旭化成賞は、環境、エネルギー、バイオ、ライフサイエンス分野において高分子科学に基礎をおき、独創的かつ優れた研究業績を挙げた研究者を 1 名選出し、授与される。

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連載

KISTEC 研究紹介

消毒用アルコールジェル中の エタノール定量分析の検討● KISTEC 研究紹介
医薬品および医薬部外品の手指消毒用エタノール薬 機 法（ 医 薬 品、 医 療 機器 等 の 品 質、 有 効 性 及 び
安 全 性 の 確保 等 に 関 す る法 律 ） に 基 づ き、 厚 生 労働 大 臣 が 品 質・ 有 効 性・安全性を確認した医薬品・
医 薬 部 外 品の 手 指 消 毒 用のエタノール製品には「消毒 」 と い う効 能 を 表 示 す
る こ と が で き ま す。 代 替品 と し て 使用 で き る 高 濃度 エ タ ノ ール 製 品 は 同 じ
よ う な 消 毒効 果 を 持 っ て
い て も、 消 毒 の 表 示 を することはできません。

─ No.2 ─

化学技術部

上席研究員

いわもと たく じ岩本 卓治

新型コロナウイルス感染拡大に伴って、国内で医薬品および医薬部外品の手指消毒用エタノールの供給が追いつかず、厚生労働省は臨時的・特例的な対応として、高濃度エタノール製品をそれらの代替品として用いることができるようにしました。高濃度エタノール製品のエタノール濃度は、体積濃度（vol%；ボリュームパーセント）で表示します。
この高濃度エタノール製品は「エタノール濃度が原則70 vol% ～83 vol% の範囲内であること（70 vol% 以上のエタノールが入手困難な場合には、手指消毒用として60 vol% 台のエタノールを使用しても差し支えないこと）」と、「含有成分にメタノールが含まれないこと」を要件としています。しかし、アルコールジェル内のエタノール濃度が不明な製品や成分表記とは異なる事例が報道されたため、エタノール濃度を定量分析する方法を検討しました。

この研究テーマに取り組んだきっかけは何でしょうか？
代替品として販売された高濃度エタノー質として TBA を試みたところ、今回の研究でも適していることが実験的に示され、分析方法の検討に要する時間を短縮することができました。

ル製品で、実際のエタノール濃度が容器の成分表記を大幅に下回っていたとする報道がありました。これを受けて、高濃度エタノール製品を卸売・販売する企業等から数研究成果

日間でたくさんの相談が KISTEC に寄せら

消毒用アルコールジェル中のエタノーれ、アルコールジェル中のエタノール濃度

ルの定量にはヘッドスペースガスクロマの分析法を早期に確立する必要がありましトグラフ分析装置（HS-GC）を用いました。

た（写真1）。HS 法は試料をバイアル瓶に研究におけるポイントを教えてください！

入れた後、密閉して加温します。そして試料から気化した成分のみを GC に注入して分析することから、ジェルタイプの製品に含まれるグリセリンやカルボキシビニルポ

この分析においては、①いかに装置を汚リマーといった保湿剤や増粘剤等の気化しさずに分析できるか、②定量性を高めるた

にくい成分は GC にほとんど注入されませめに用いる内標準物質に何を選択するかをん。そのため、分析装置を汚すというリス念頭に検討しました。①についてはヘッドスペース法（HS 法）を用いることで対応が可能であると判断できました。②については、tert - ブチルアルコール（TBA）を選択しました。これは私が行っている研究の経験から、TBA が任意の濃度で水と混和すること、取扱いが容易であることがわかっていたためです。第1候補の内標準物
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写真１：ヘッドスペースガスクロマトグラフ分析装置

消毒用アルコールジェル中のエタノール定量分析の検討

クを低減することができます。本研究では高濃度エタノール製品のエタノール濃HS-GC を用いた分析方法の検討として、

度 は 体 積 濃 度（vol%） で 表 示 さ れ る た

分析カラムや内標準物質を調べました。

め、HS-GC 分析で得られた重量濃度と製分析カラムは試料中に複数の成分が含ま品の密度を測定した結果から体積濃度にれている場合に、カラム内壁面に塗られて換算しました。例えば、ジェルタイプのいる液相の性質を利用して、試料中の成分指定医薬部外品のアルコール濃度は76.9を分離するために用いられます。本研究にvol%~81.4 vol% ですが、今回検討した

おいては高濃度エタノール製品の要件の１方法でこれを測定した結果は77.5 vol% とつに、「メタノールが含まれないこと」とその範囲内に入っていました。

あるため、含まれていた場合にそれを検出

研究成果はどのような分野で役立つ可能性がありますか？

する必要があります。また、消毒用エタノー
ルにはイソプロピルアルコール（IPA）を添加した規格もあるため、IPA を含む場合もあります。よって、分析方法を検討する

新型コロナウイルス感染症の対策として、上でエタノール、メタノール、IPA の3成ジェルタイプの高濃度エタノール製品が現分の分離が良いカラムを選定することをま在も販売されています。エタノール濃度がず初めに行いました（図１）。

不明であったり、表示されている濃度の確

次に、エタノール濃度の定量性を高める

認にこの分析法は適用できます。また今後、ため、試料調製の誤差と分析機器への注入新たなウイルス等による感染症が世界的に誤差を大幅に低減できる内標準物質の検討

流行した場合にも、その対策としてエタノーを行いました。内標準物質は水と混和し、ルが有効と判断されれば、手指消毒用エタ

さらに使用する分析カラムで上記のアルノールは供給不足となり、今回のような特コール3成分と分離がよい TBA を選択しま例措置がとられることが想像されます。こした（図１）。アルコールジェル中のエタノー

ういった製品のエタノール濃度を測定する

ル濃度は TBA を内標準に用いた標準添加技術を確立しておくことで、その場合にも法を用いて求めました。その結果、検量線対応ができると考えています。

は良好な直線性が認められ
（図２）
、エタノー
ルの重量濃度（wt%）を求めることがで
6

内標準物質
tert-ブチルアルコール

5Intensity（×10-2）

ピーク面積比（エタノール／TBA）

きました。

4イソプロピルアルコール

32エタノールメタノール

13
y = 0.2047x + 0.8282
R² = 0.9999

2.521.510.50-100246

保持時間 (min)81012

図１：アルコール成分のクロマトグラム（カラム：DB-624)0246810濃度比（エタノール／TBA）

図２：検量線（内標準を用いた標準添加法）
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KISTEC 設備ナビ

28GHz 帯誘電率測定用スプリットシリンダ共振器（CR-728）
現在、スマートフォン等において更なる快適な通信環境を実現する第5世代移動通信システム５G の開発に向けた取り組みが盛んに行われております。この５G では４G までと比べて10倍高い周波数となる28GHz が利用される見込みです。28GHz に対応した新たな電子デバイスを開発するにはその周波数における電子材料の電気的特性を知ることは必要不可欠です。このような現状を踏まえ、KISTEC では５G の実現に向けた取り組みをサポートするために28GHz 帯の誘電率測定が可能なスプリットシリンダ共振器を導入しました。
こんな分野におすすめ！
主に５G で使用する 28GHz 帯で使用する材料開発を目指す材料メーカーにご利用いただけます。基板材料などの低誘電低損失材料の評価が可能です。
こんなお悩みを解決！
現在のアンテナや基板などの設計開発において、設計期間の短縮や試作コストの削減のため電磁界シミュレーション解析の利用が必須となっています。得られた測定結果をこの解析に利用することで、より高い精度の解析をすることが可能です。

スプリットシリンダ共振器

基本データ名

称型式

スプリットシリンダ共振器※ネットワークアナライザに接続して使用

CR-728（共振モード TE011）

メーカー

EM ラボ株式会社

サ イ ズ

100 × 70 × 50（mm）

重500g

量

測定可能試料サイズ

30-35㎜×40-50㎜（シート形状）※推奨試料厚み100µm

利用料金等
1条件1測定につき 17,050円、1測定増すごとに 5,720円かかります。
料金見積や誘電率測定に関するご相談は下記相談フォームよりお気軽にお問い合わせく
ださい。

メール技術相談フォーム

HP ▶ https://www.kistec.jp/e̲mail̲consul/「相談分野・地域」→（海老名：電子技術部）電気・電子関係のご相談をお選びください【問合せ】電子技術部

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電磁環境グループ TEL：046-236-1510 FAX：046-236-1525

産業用ネットワーク（CC-Link、FL-net、MECHATROLINK）
情報・生産技術部の認証試験について

産業用ネットワークとは、工場の生産ライン工場の生産ラインを制御するコンピュータを制御するコンピュータやロボットやセンサなは、 プ ロ グ ラ マ ブ ル ロ ジ ッ ク コ ン ト ロ ー ラ

どを接続している専用のネットワークです。誤（PLC）と呼ばれ、PLC が制御するモーターや作動をせずに、安全、かつ、安定して通信をすセンサが多数になると配線ケーブルも増えていることが必須の条件です。そのため、そのネッきます。そのケーブルを省配線化するために、トワークに接続する機器が、過酷な条件でも正専用のネットワークが開発されました。写真 1

常に通信することを確認する必要があります。

は、CC-Link の試験装置ですが、1 台の PLC で、それが、認証試験と言われ、ハードウェア、ソ約 50 台の入出力機器を制御しており、制御信フトウェア、適合性、相互接続性などについて号ケーブルを連続して接続することで、省配線動作チェックを行い、基準を満たすと合格となになっています。省配線になると、使用するケーります。

ブルの削減、配線作業の省力化により作業ミスの減少、作業時間の短縮、作業者の労働軽減に

KISTEC では、2001 年より CC-Link の試験、つながります。

2006 年より FL-net の試験を開始しており、産最近の産業用ネットワークは、イーサネット業用ネットワークの認証試験の実績を蓄積してケーブルを採用しているものが増えてきましおります。そして、2019 年、3 つ目の産業用ネッた。ハードウェアの試験の一つとして、IEEEトワークの認証試験として、MECHATROLINK

802.3 に基づいたイーサネットコンプライアン（メカトロリンク）の認証試験を開始しましステストに「PASS」していることを条件とした。これら以外の産業用ネットワークとしては、ているネットワークもあります。写真 2 の装置

DeviceNet、EtherCAT、PROFIBUS など多数あで、上記の試験を実施できますので、ぜひご利りますが、それぞれの団体が独自に認証試験等用ください。

を実施しています。

写真 2：イーサネットコンプライアンス試験装置
写真 1：CC-Link 試験装置

情報・生産技術部

システム技術グループ

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お知らせ
KISTEC の研修、教育講座のご案内―新型コロナウイルス感染防止対策に取り組んでいます―○作って、売る医療機器
11/10 〜
会場：かながわサイエンスパーク（川崎市高津区）【問合せ】人材育成部

教育研修課

教育研修グループ（溝の口支所）

様々な活動が制限される今こそ、知識をブラッシュアップし、

TEL：044-819-2033
E-mail：ed@newkast.or.jp

じっくりと考える時間を持つ機会として、ぜひご活用ください。

〉〉〉高度技術活用研修
短期集中のコースで、関連技術の習得ができます。
○機械技術科「金属材料とその特性コース」
11 月
会場：神奈川県立産業技術総合研究所 海老名本部○電子技術科「電子・電気工学Ⅰコース」
12 月
会場：神奈川県立産業技術総合研究所 海老名本部【問合せ】人材育成部

教育研修課

産業人材研修グループ（海老名本部）

TEL：046-236-1500
E-mail：sm̲sangyoujinzai@kistec.jp〉〉〉製造管理人材育成研修
品質管理検定 2 級レベルの体系的な講習です。
○品質管理講習会（技術課程）
11 月
会場：神奈川県立産業技術総合研究所 海老名本部【問合せ】人材育成部

教育研修課

産業人材研修グループ（海老名本部）

TEL：046-236-1500
E-mail：sm-koryu@kistec.jp〉〉〉KISTEC 教育講座
○ RoHS/REACH に対応する自律的マネジメントシステムの構築
10/20
会場：東京都立産業技術研究センター 本部（東京都江東区）○研究者・技術者のための応用数学
10/21 〜
【オンライン開催】○知能化プレス加工技術
10/27 〜
会場：東京農工大学 小金井キャンパス（東京都小金井市）

新型コロナウイルス感染防止対策を踏まえた
光触媒ミュージアムと図書室の利用方法のご案内
溝の口支所 光触媒ミュージアム及び海老名本部 図書室
では、次のとおり感染防止対策を実施しています。
○溝の口支所

光触媒ミュージアム【ご利用の方へ】・受付票の記入、マスク着用及び手指消毒、団体見学の人数制限（５名まで）をお願いします。
・絵本コーナー、書籍閲覧や一部のデモ実験等の制限をさせていただいております。

VR 光触媒ミュージアム公開中！
（期間限定：2020 年 12 月 31 日まで）
360 度、VR（バーチャルリアリティ）で、HP から光触媒ミュージアムを体感いただけます。まるで実際に来場したかのように体験ができます。是非ご覧ください。
撮影協力：一般社団法人 VR 革新機構
（https://vrio.jp/）○海老名本部

図書室【ご利用の方へ】・マスクの着用、手指消毒をお願いします。
・ご利用時は、ソーシャルディスタンスの確保をお願いします。
・椅子・テーブル等の消毒用に、アルコール・使い捨て手袋を設置しています。
細】URL：https://www.kistec.jp/【問合せ】企画部 連携広報課
T E L：046-236-1500
F A X：046-236-1526
E-Mail：renkei̲koho@kistec.jp【詳当研究所は、国際 MRA 対応認定試験所です。
060220JP は、当研究所の登録事業者番号です。

KISTEC NEWS Vol.13
令和 2 年 9 月発行©2020 Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology■住所変更・送付停止のご連絡先
企画部 連携広報課
TEL：046-236-1500 E-mail：renkei_koho@kistec.jp

8KISTEC NEWS vol.13

県内 4 拠点
海老名本部、溝の口支所、殿町支所、
横浜相談窓口（よこはまブランチ）

技術相談（無料）をご利用くださいhttps://www.kistec.jp/access/https://www.kistec.jp/e_mail_consul/