Yano E-Plus 2021년 8월호(No.161) (일본어판)

≪차세대 시장 트렌드≫

차세대 양자기술 시리즈(5)~양자생명과학~(3~37페이지)

~생체분자를 양자 차원의 집합체라고 파악, 양자역학을 기반으로

　생명 전반의 근본 원리를 밝히는 것을 목표로 하는 양자생명과학의 등장~

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1. 양자생명과학이란

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2. 양자생명과학의 주목 분야

2-1. 생체나노양자센서

2-2. 초고감도 MRI/NMR

2-3. 양자론적 생명현상의 해명·모방

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3. 양자생명과학의 시장규모 예측

그림·표1. 양자생명과학의 일본 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)

4. 국가 프로젝트로 움직이기 시작한 양자생명과학

4-1. 양자생명과학의 탄생

그림1. 기존의 생명과학과 양자기술의 융합을 통한 양자생명과학의 탄생

그림2. 생명과학과 양자과학의 통합으로 탄생한 QST

4-2. '양자기술 이노베이션 전략'의 '양자기술 이노베이션 거점'의 하나로 「양자생명거점」

그림3. 양자생명과학의 새로운 거점이 되는 양자생명과학 연구거점센터

4-3. Q-LEAP ‘양자생명기술의 창제와 의학·생명과학의 혁신’ 프로젝트

그림4. Q-LEAP ‘양자생명기술의 창제와 의학·생명과학의 혁신’ 프로젝트의 개요

그림5. 프로젝트 전체의 연구개발체제

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5. 양자생명과학과 관련된 기업·연구기관의 대응 동향

5-1. 국립대학법인 오사카대학

(1) 생체 시그널을 가시화하는 MRI 프로브

그림6. 19F MRI 프로브에 의한 효소활성의 검출원리

(2) 19F MRI 프로브의 감도 향상

그림7. FLAME의 구조

그림8. FLAME과 PRE 효과

그림9. FLAME-DEVD X의 구조

그림10. (a)아포토시스 유도 시 19F MRI 이미지, (b)쥐 간과 비장에서의 FLAME-DEVD 2 유래 19F MRI 시그널

그림11. 19F MRI 나노 프로브를 이용한 멀티컬러 이미징

그림12. 간 및 비장에서의 나노입자의 비특이적 흡입

5-2. 국립대학법인 사이타마대학

그림13. 새의 자기수용체 후보 분자인 크립토크롬

그림14. 크립토크롬 화학반응 모식도

5-3. 국립대학법인 쓰쿠바대학

(1) 계산양자생물학의 최전방에서의 활동

그림15. 원자 차원의 구조생물학

(2) 광화학계Ⅱ의 물분해 반응 구조의 해명

그림16. (좌)PSⅡ의 전체 구조, (우)촉매 사이트(OEC)의 Mn4CaO5 클러스터 확대도

그림17. 중요한 S상태 천이에 대한 반응경로 이론예측 결과. (좌)S2→S3 천이에서의 기질 물분자 삽입 과정. (우)S3(S4)→S0 천이(H2O 삽입과 O2 방출의 협주 구조)

(3) 공중에 뜨는 수소이온?!~대형 단백질의 중성자 결정구조 해석에서 알 수 있는 특이한 세계~

그림18. (A)대형 단백질, Cu아민산화효소의 거대한 결정. (B)동 효소의 수소원자를 포함한 입체구조와 거기에서 발견된 "공중에 뜬" 프로톤(확대도 중앙)

그림19. 보효소 토파퀴논의 구조와 평형상태, 경수로를 회색, 중수소를 하늘색 그물망으로 표시

그림20. Cu이온과 결합한 히스티딘 잔기 구조. 앞의 히스티딘 잔기에는 중수소가 결합되어 있지 않아(붉은 동그라미로 둘러싼 부분), 특이한 이미다졸레이트 아니언이 형성되어 있었다. 경수소를 회색, 중수소를 하늘색 그물망으로 표시

5-4. 국립대학법인 도쿄대학

(1) 단백질의 분자궤도

그림21. 단백질이 가진 분자궤도의 성질 (좌)궤도 저변의 확대, (우)혼성궤도

그림22. 단백질의 기능과 분자궤도의 확대 제어 (좌)Mb:Fe(III)에서 실활, (우)Cyt.c:Fe(II)⇔Fe(III)로 전자 이동

(2) 분자궤도에 의한 단백질의 설계방법

그림23. 열쇠가 되는 아미노산 잔기를 알 수 있는 2가지 방법

(3) 약제에 대한 응용

그림24. 약제 관련 단백질 계산 예

(좌)인슐린 6양체와 단량체의 차이 전자밀도, (우)M2 단백질 프로톤 이동

(4) 에너지 관련에 대한 응용

그림25. 에너지 분야와 관련된 단백질군

5-5. 국립대학법인 도쿄농공대학

(1) 그래핀의 합성과 디바이스화

그림26. 그래핀의 합성

그림27. 그래핀 FET의 구조

그림28. 그래핀 FET 어레이 구조. 전체상(좌), 확대상(우)

(2) 그래핀 FET을 이용한 센서의 원리와 특징

그림29. 그래핀 FET을 이용한 센서 원리

(3) 그래핀 FET에 의한 면역 글로불린E의 계측

그림30. 그래핀의 IgE 검출장치 모식도(좌)와 측정결과(우)

(4) 그래핀 FET에 의한 인플루엔자 바이러스의 검출

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6. 양자생명과학의 장래 전망

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스마트 센싱 시리즈(8) 로봇용 센서 시장의 동향

~ 엔드이펙터 편-1~ (38~51페이지)

~향후에는 협동로봇과 연동하여 각종 엔드이펙터

　시장이 신장하고, 그 탑재 센서의 수요도 증가한다~

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1. 들어가며

1-1. 범용로봇과 엔드이펙터

그림1. 산업용 로봇 핸들링 작업(사례)

1-2. 엔드이펙터의 종류와 특징

(1) 그리퍼

그림2. 그립퍼의 구조 예(전동식: 좌)와 사용 예(공기압식)

(2) 소프트그리퍼

그림3. 산업로봇용 소프트 그리퍼 제품 예

(3) 흡착핸드(석션컵)

그림4. 흡착핸드(공기압식)의 구조 예와 제품 사례(우)

(4) 용접토치와 그 시스템

그림5. 스폿 용접 전용 로봇(좌)과 협동로봇용 용접시스템(중, 우)

(5) 툴체인저

그림6. 다관절 로봇용 툴체인저의 기능 이미지

(6) 외부 부착용 센서

1-3. 엔드이펙터용 센서의 개요

(1) 삽입용 센서

(2) 외부부착용 센서

①로봇비전

그림7. 로봇비전(좌)과 역각센서(중, 우)의 제품 예

②역각센서

그림8. 역각센서 탑재 로봇의 용도 예(커넥터 체결 제어)

2. 엔드이펙터 관련 시장의 현황

2-1. 엔드이펙터 시장의 동향

그림·표1. 엔드이펙터 새계 시장의 협동로봇용 비율(금액: 2020년)

그림·표2. 엔드이펙터와 동 분야용 센서의 세계 시장규모 예측(금액: 2020-2025년 예측)

그림·표3. 엔드이펙터 세계 시장의 유형별 상세(금액: 2020년)

그림·표4. 그립퍼 세계 시장에서의 소프트그립퍼 비율(금액: 2020년)

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뉴 모빌리티의 시장 동향(52~61페이지)

~실체가 보이기 시작한 자동차와 자전거의 틈새를 메우는 뉴 모빌리티~

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1. 뉴 모빌리티의 새로운 움직임

표1. 초소형 모빌리티의 3분류

그림1. 자동차공업회가 생각하는 초소형 모빌리티의 로드맵

1-1. 뉴 모빌리티의 구분과 규격

그림2. 초소형 모빌리티(예)

표2. 초소형 이동성의 구분(국교성)

1-2. 기타 뉴 모빌리티

그림3. 전동킥보트(예)

표3. 전동킥보드

그림4. 반송로봇, 전동휠체어(예)

표4. 반송(배송)로봇

2. 뉴 모빌리티의 시장규모 추이

표5. 뉴 모빌리티 시장규모(수량: 2021-2030년 예측)

2-1. 자립반송형 로봇(AMR), 배송로봇

그림5. 자율반송로봇, 배송로봇의 시장규모 추이(수량: 2017-2030년 예측)

2-2. 전동킥보드, 공유 바이크

그림6. 킥보드, 공유 바이크 시장규모 추이(수량: 2017-2030년 예측)

2-3. 전동미니카, 초소형 모빌리티

그림7. 미니카, 초소형 모빌리티 시장규모 추이(수량: 2017-2030년 예측)

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《주목 시장 포커스》

항균·항바이러스 재료 동향(62~103페이지)

~팬데믹이 사람과 사회를 흔든다. 생활 환경에 있는 물건에

　바이러스가 부착하지 않거나 비활성화하는 등의 기술은 감염방지대책으로서 중요~

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1. 항균·항바이러스 재료란

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2. 항균·항바이러스의 개념과 재료

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3. 항균·항바이러스 재료의 종류

3-1. 금속 재료

3-2. 광촉매 재료

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4. 항균·항바이러스 재료 시장규모 예측

그림·표1. 항균·항바이러스 재료의 일본 및 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020-2025년 예측)

그림·표2. 항균·항바이러스 재료 수요분야별 세계 시장규모 추이와 예측(금액: 2020-2025년 예측)

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5. 항균·항바이러스 재료 관련 기업 및 연구기관의 대응 동향

5-1. 학교법인 간사이대학

(1) 유기무기 하이브리드형 항균제 콘셉트

그림1. 유기무기 하이브리드형 항균제의 특징

그림2. 유기 무기 하이브리드형 항균제 구성1,2

(2) 균의 구조

(3) Ag나노입자(AgNPs)

그림3. Ag의 항균 메커니즘 모식도

(4) 유기무기 하이브리드형 항균제 AgNPs 특징

그림4. 유기무기 하이브리드형 항균제의 수지로의 분산제어와 항균능

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5-2. 주식회사 캔딜파트너스 / 주식회사 캔딜

(1) 항바이러스·항균광촉매 코팅 '레코나 에어 리프레시'의 효과

그림5. 아파타이트 피복 TiO2로 구성된 레코나 에어 리프레쉬

그림6. 타사 제품과의 차이·우위성: ①밑바탕을 지킨다

그림7. 타사 제품과 차이·우위성: ②24시간 효과 발휘

(2) 신종 코로나 바이러스(SARS-CoV-2)에 대한 효과

표1. 사스-CoV-2에 대한 효과

(3) '레코나 에어 리프레쉬'의 적용성

(4) '레코나 에어 리프레시'와 보험회사와의 연계

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5-3. 국립대학법인 시가의과대학

(1) 원숭이를 이용한 신형 코로나 바이러스 증상 재현에 성공. 백신 실험 활용으로 전진

그림8. 긴꼬리원숭이의 비강 세척액에서 검출된 바이러스(좌) 및 바이러스 RNA(우)의 감염 후 일수 의존성

그림9. 사스-CoV-2에 감염된 필리핀원숭이의 폐렴, (좌)감염 1일 후 폐 X선 사진,

내 폐렴 소견(우) 감염 28일 후 폐조직 폐렴은 회복

(2) 가시광선 응답형 광촉매에 의한 신형 코로나 바이러스의 불활성화 확인

표2. 'V-CATⅡC'에서의 바이러스 감염가 추이

그림10. 'V-CATⅡC'에서의 바이러스 감염가 추이

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5-4. 주식회사 다이셀

(1) 항바이러스 기능을 부여한 터치패널용 보호필름 개발~Ag이온 효과로 바이러스를 99.9% 이상 차단 ~

(2) 다이셀의 항바이러스 코팅기술에 의한 신형 코로나바이러스(SARS-CoV-2)의 불활성화를 확인

그림11. 무가공품과 항바이러스 코팅 가공품의 바이러스 감염가 비교

그림12. 터치패널에서의 항균·항바이러스 코팅가공의 차이

(3) 사외 기관에 의한 JIS 또는 ISO에 근거한 항바이러스·항균 평가로 데이터 취득

그림13. 다이셀 항균·항바이러스성 필름이 효과를 발휘하는 세균·바이러스

그림14. 다이셀 항균·항바이러스성 필름이 취득한 SIAA 마크

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5-5. 국립대학법인 도쿄 공업대학

(1) 항균·항바이러스 활성을 가진 혁신적 복합산화물의 창제

(2) 빛과 귀금속을 이용하지 않고 신종 코로나 바이러스(SARS-CoV-2)를 불활성화하는 신규 복합산화물 개발

그림15. CMO를 제작한 HT 프로세스

그림16. PC(상)와 HT(하)로 제작한 CMO의 SEM 상 비교

그림17. 사스-CoV-2 생존량 변화

그림18. 그림17 실험에서의 4시간 시점에서의 (a)유리와 (b)CMO의 차이

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5-6. 국립대학법인 도호쿠대학 / GS얼라이언스 주식회사(후지색소 주식회사 그룹)

(1) 항균성·항바이러스성 천연 바이오매스계 생분해성 플라스틱 등 화학제품군 공동연구 시작~플라스틱 환경오염과 감염예방 양립 실현~

(2) GS얼라이언스의 항균·항바이러스 재료 개발 대응

그림19. 항균 바이오매스계 생분해성 수지 펠릿 재료의 외관

그림20. 항균 바이오매스계 생분해성 수지의 응용사례 (좌)네일팁, (중)마스크 클립, (우)커트러리·시험편

그림21. 항균 바이오매스계 코팅재·도료의 외관

(3) 도호쿠대학 캠퍼스에 설치되는 차세대 방사광 시설

그림22. 도호쿠대학 아오바야마 신캠퍼스에 건설되는 차세대 방사광 시설 (상)완성 예상도, (하)현재의 진척 상황

그림23. 방사광 X선에 의한 위상 시프트 이미징 사례: 체리1

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5-7. 학교법인 일본공업대학

(1) 생체 적합 재료와 항균·항바이러스 재료의 조화

그림24. 생체적합성과 세포독성의 관계

(2) DLC 박막

그림25. DLC 박막의 생체친화성

그림26. 광촉매 산화티타늄 함유 DLC 박막 제작

그림27. 광촉매 산화티타늄 함유 DLC 박막 항균 시험

(3) 그래핀·플라렌

그림28. 그래핀·산화그래핀 (GO)의 이용

그림29. 플라렌(C60) 결정 함유 폴리머

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5-8. 학교법인 메이지대학

(1) 이노시톨인산을 이용한 간편한 표면수식을 통해 티타늄 등에 항균성을 부여하는 기술

①소프트 용액 프로세스에 의한 수산 아파타이트 코팅

그림30. 소프트 용액 프로세스에 의한 수산 아파타이트 코팅 (상)가열한 티타늄을 생체 유사 체액 (SBF)에 투입하는 간단한 프로세스에 의한 아파타이트 피복법, (우측 아래)표면 SEM 사진, (좌측 아래)토끼의 정강이뼈에 임플란트를 했을 때의 생체 내 반응(빌라누에바 염색)

② 이노시톨인산에 의한 페이스트형 인공뼈 개발

그림31. 현재 주류 치료법의 개략 (위 그림)과 차세대형 페이스트형 인공뼈의 개발 (아래 그림): 생체흡수성β-TCC로 이루어진 CPC. 좌: 주사기로 주입 가능, 중: CPC 주위에서의 왕성한 뼈 형성을 나타내는 조직상, 우: 뼈 내 CPC의 X선 마이크로 CT 상

③ In vivo 이미징을 통한 새로운 항균성 평가방법

그림32. 마우스 골수염 모델에 의한 in vivo 실험 결과. HAp 피복Ti와 이것에 은이온을 고정화한 시료의 이미징(위)과 수치 그래프(아래). Ag+이온을 고정화한 시료에서는 생체 내에서 항균성이 발현되었다

(2) 항균성을 갖춘 무기 필러

그림 33. 항균성 무기 필러를 합성하기 위한 초음파 분무 열분해 장치의 개관 및 항균성 CPC에의 적용 예

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6. 항균·항바이러스 재료의 향후 전개

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≪시기적절 콤팩트 리포트≫

폴리프로필렌 시장 철저 분석(104~107페이지)

~바이오매스화와 재활용 대응이 가장 중요한 과제로

　자동차, 식품 등 다가올 요청에 대한 준비가 급선무!～

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들어가며

1. 시장 개황

2. 분야별 동향

2-1. 필름: OPP

2-2. 필름: CPP

2-3. 압출

2-4. 섬유

3. 주목 토픽

4. 장래 전망

그림1. 수요분야별 PP시장 규모 추이, 예측(수량: 2018~2022년 예측)