マイクロアレイ関連技術

平成２０年度

特許出願技術動向調査報告書

マイクロアレイ関連技術

（要約版）

＜目次＞

第１章

第２章

第３章

第４章

第５章

第６章

平成２１年４月

特 許 庁

問い合わせ先

特許庁総務部企画調査課 技術動向班

電話：０３−３５８１−１１０１（内線２１５５）

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マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術

マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 は 近 年 急 速 に 進 展 し て い る 世 界 的 注 目 技 術 の 一 つ で あ る 。1980 年 代 後 半 の OXF ORD GENE TECHNOL OGY 社 や AFF YMETRI X 社 の 特 許 出 願 か ら 高 々 20 年 の 歴 史 が あ る に 過 ぎ な い が 、 そ れ 以 前 の 分 析 シ ス テ ム で は 達 成 で き な か っ た 多 重 度 、 集 積 度 の 計 測 を 可 能 に し た こ と に よ り 、 ゲ ノ ム 解 析 、 ト ラ ン ス ク リ プ ト ー ム 解 析 な ど の 網 羅 的 解 析 が 行 わ れ る 現 在 に お い て 、 生 命 科 学 に お け る 基 礎 研 究 で は 不 可 欠 な 研 究 支 援 ツ ー ル の 地 位 を 確 立 し た 。 最 も 実 用 化 が 進 ん で い る マ イ ク ロ ア レ イ の 一 つ は 、米 国 の AF F YMETRI X 社 を 代 表 的 メ ー カ ー と す る 、オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド や c DNA な ど の 核 酸 関 連 分 子 を プ ロ ー ブ と し て 用 い た DNA マ イ ク ロ ア レ イ で あ り 、 数 万 ∼ 百 万 種 類 も の プ ロ ー ブ 分 子 が 1 枚 の ア レ イ 基 板 上 に 担 持 さ れ て い る も の も あ る 。 さ ら に 研 究 用 途 だ け で な く 、 医 学 ・ 医 療 、 食 品 ・ 農 業 、 環 境 等 の 応 用 産 業 に も 用 い ら れ る よ う に な っ て き て い る 。

第 １ 章 マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 と は

本 調 査 に お い て マ イ ク ロ ア レ イ と は 、 基 体 上 に 、 核 酸 、 タ ン パ ク 質 、 ペ プ チ ド 、 糖 鎖 、 低 分 子 化 合 物 、 細 胞 、 組 織 な ど の 物 質 を プ ロ ー ブ 分 子 と し て 搭 載 し 、 タ ー ゲ ッ ト 分 子 で あ る 生 体 関 連 物 質 と の 相 互 作 用 を 計 測 し た り 、 反 応 を 利 用 し た り す る た め の デ バ イ ス で あ り 、 一 度 に 複 数 種 類 の プ ロ ー ブ を 対 象 と す る も の の こ と を い う 。

マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 は 、マ イ ク ロ ア レ イ の フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン（ ア レ イ ／ チ ッ プ ）、タ ー ゲ ッ ト 分 子 と の 反 応 、 検 出 、 デ ー タ 処 理 と 解 析 な ど の 情 報 処 理 、 さ ら に 応 用 産 業 へ の ア プ リ ケ ー シ ョ ン と い っ た 技 術 か ら 構 成 さ れ る 。

マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 の 技 術 俯 瞰 図 を 図 - 1 に 示 す 。

図 - 1 マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 の 技 術 俯 瞰 図

基体

平板、ビーズ ファイバー メンブレン 多孔性 電子デバイス

μTAS

プローブ固定化

オンチップ合成 スポッティング

物理吸着、化学結合 イオン結合、包埋

画像処理 クラスタリング 診断アルゴリズム

データベース

正規化・標準化

解析

配列、発現、変異、多型（SNPs、コピー数） miRNA、エピジェネティクス

プローブ製造

種類

オリゴヌクレオチド cDNA、抗体、ペプチド

糖鎖、細胞、組織

合成方法

試料調製

抽出 遺伝子増幅

標識

光学的 電気的 物理的 プローブ顕微鏡

基礎研究

機能解析、発生・分化、疾患関連遺伝子・薬剤応答遺伝子、形質関連遺伝子、薬剤・化学物質の影響

医学・医療

診断、予防、予後、 テーラーメイド医療（代謝・感受性）

個人識別

食品・農林水産業

微生物検出、偽装（産地、品種） GM植物、育種

環境

毒性・有害性、バイオディフェンス 有用微生物

遺伝子 増幅

標識

蛍光 微粒子

酵素 ハイブリダイゼーション 抗原抗体反応 レセプター−リガンド

ファブリケーション

（アレイ／チップ）

反応

（ハイブリダイゼーション） _検出

情報処理 アプリケーション

- 2 -

マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 の そ れ ぞ れ の 技 術 区 分 に お け る 技 術 要 素 を 表 - 1 に 示 す 。

フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン （ ア レ イ ／ チ ッ プ ） に は 、 ア レ イ ／ チ ッ プ の 構 造 、 材 料 、 表 面 処 理 な ど の 基 体 部 と 、 プ ロ ー ブ 分 子 の デ ザ イ ン ・ 製 造 、 そ の 固 定 化 技 術 な ど の 技 術 要 素 が あ る 。 反 応 に は 、 試 料 の 抽 出 、 遺 伝 子 増 幅 な ど の 前 処 理 と 、 相 互 作 用 反 応 の 反 応 条 件 に 係 わ る 技 術 が あ る 。 検 出 は 、 検 出 原 理 と 標 識 剤 か ら 成 る 。 情 報 処 理 は 、 画 像 処 理 、 ク ラ ス タ リ ン グ 、 診 断 ア ル ゴ リ ズ ム な ど の 演 算 処 理 や 、 プ ロ ー ブ 設 計 を 行 う バ イ オ イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス に 関 す る 技 術 、デ ー タ ベ ー ス 化 技 術 な ど が あ る 。ア プ リ ケ ー シ ョ ン に は 、配 列 決 定 、変 異 解 析 、SNPs や コ ピ ー 数 な ど の 多 型 解 析 、 発 現 解 析 、 mi RNA 解 析 、 エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ク ス 解 析 な ど の 解 析 を 行 い 、 さ ら に そ の 解 析 結 果 を 、 基 礎 研 究 、 医 学 ・ 医 療 、 食 品 ・ 農 林 水 産 業 、 環 境 な ど の 応 用 産 業 に 適 用 す る 技 術 が あ る 。 ま た 、 遺 伝 子 増 幅 に 関 連 す る 応 用 技 術 も あ る 。

表 - 1 マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 の 技 術 要 素

技 術 区 分 構 成 要 素 技 術 の 概 要

フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン

（ ア レ イ ／ チ ッ プ ）

ア レ イ の タ イ プ （ 基 体 の 構 造 ） 基 体

材 料 、 加 工 方 法 、 表 面 処 理 官 能 基 、 製 造 装 置

プ ロ ー ブ

種 類 、 製 造 方 法 、 固 定 化 方 法 配 置 、 設 計 、 長 さ 、 数

種 々 の 構 造 の ア レ イ ／ チ ッ プ を 製 造 し 、 様 々 な プ ロ ー ブ 分 子 を 固 定 化 し て ア レ イ ／ チ ッ プ を 製 造 す る 技 術 、さ ら に プ ロ ー ブ 分 子 の 設 計 、 製 造 、 固 定 化 技 術 な ど に 関 連 す る 技 術 で あ る 。

ア レ イ の タ イ プ と し て 平 板 、 ビ ー ズ 、 フ ァ イ バ ー 、 メ ン ブ レ ン 、 電 気 / 電 子 デ バ イ ス な ど が あ り 、ア レ イ 上 で オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド を 合 成 す る プ ロ ー ブ 合 成 ・ 固 定 化 技 術 、 合 成 し た プ ロ ー ブ を ス タ ン ピ ン グ す る 固 定 化 技 術 、 細 菌 人 工 染 色 体 や フ ァ ー ジ デ ィ ス プ レ ー な ど の プ ロ ー ブ 合 成 技 術 な ど が 含 ま れ る 。

反 応 相 互 作 用 の 種 類 反 応 条 件 、 装 置 試 料 調 製

抽 出 、 増 幅

反 応 の 種 類 と し て 、 核 酸 の ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン 、 抗 原 ・ 抗 体 反 応 、 タ ン パ ク 質 間 相 互 作 用 、 タ ン パ ク 質 − リ ガ ン ド 相 互 作 用 な ど が あ る 。

温 度 、 時 間 、 緩 衝 液 な ど 反 応 条 件 に 係 る 技 術 ・ 装 置 も 含 ま れ る 。 ま た 、 タ ー ゲ ッ ト 分 子 の 抽 出 や 、 核 酸 の 場 合 の 遺 伝 子 増 幅 方 法 も こ の 技 術 区 分 と す る 。

検 出 検 出 原 理 標 識 剤 検 出 装 置 タ ー ゲ ッ ト 分 子

蛍 光 、 発 光 な ど の 光 学 的 検 出 、 電 流 、 電 位 な ど の 電 気 的 検 出 、 そ の 他 周 波 数 な ど の 物 理 的 検 出 な ど の 検 出 原 理 が あ る 。

検 出 原 理 に 合 わ せ て 標 識 剤 も 対 象 と な る 。

検 出 対 象 と な る タ ー ゲ ッ ト 分 子 も 、 こ の 技 術 区 分 と す る 。 情 報 処 理 イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス

画 像 処 理 ソ フ ト ク ラ ス タ リ ン グ 診 断 ア ル ゴ リ ズ ム デ ー タ ベ ー ス 標 準 化 、 正 規 化

多 価 情 報 の 扱 い 、 特 に 数 十 万 ∼ 数 百 万 種 類 も の プ ロ ー ブ 分 子 を 扱 う マ イ ク ロ ア レ イ で は 解 析 ソ フ ト ウ ェ ア が 重 要 な 要 素 で あ る 。 信 号 デ ー タ の 画 像 処 理 、 ク ラ ス タ リ ン グ ア ル ゴ リ ズ ム や 、 応 用 産 業 に お け る 診 断 ア ル ゴ リ ズ ム な ど の イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス と 、 膨 大 な デ ー タ を 生 じ る ゲ ノ ミ ク ス 、 プ ロ テ オ ミ ク ス な ど の オ ミ ク ス 解 析 に 係 る デ ー タ ベ ー ス 化 技 術 が 情 報 処 理 の 主 体 で あ る 。 標 準 化 ・ 正 規 化 に よ る デ ー タ の 信 頼 性 の 向 上 が 課 題 と な っ て い る 。

解 析

タ ー ゲ ッ ト 分 子 の 検 出 配 列 決 定 、 発 現 解 析

変 異 、 多 型 、 mi RNA、 ChI P- Chi p エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ク ス 、ア レ イ CGH

様 々 な 応 用 産 業 に 適 用 す る た め の 解 析 手 法 で あ る 。 病 原 性 微 生 物 な ど タ ー ゲ ッ ト 分 子 の 検 出 、 SNPsな ど 構 造 情 報 を 得 る 配 列 決 定 、 mRNA の 定 量 的 検 出 に よ る 発 現 解 析 な ど 従 来 か ら マ イ ク ロ ア レ イ が 得 意 と し て き た 技 術 に 加 え て 、mi RNA の よ う な 機 能 性 RNA 解 析 、DNA 修 飾 に 係 る エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ク ス 解 析 、ChI P- Chi p、ア レ イ CGH な ど の 新 し い 解 析 技 術 が マ イ ク ロ ア レ イ に 応 用 さ れ て き て い る 。

基 礎 研 究

機 能 解 析 、相 互 作 用 、発 生・分 化 疾 患 関 連 遺 伝 子・薬 剤 応 答 遺 伝 子 形 質 関 連 遺 伝 子

薬 剤 ・ 化 学 物 質 の 影 響

遺 伝 子 ・ タ ン パ ク 質 の 機 能 解 析 、 相 互 作 用 解 析 の 他 、 再 生 医 療 に 係 る よ う な 発 生 ・ 分 化 に 係 る 基 礎 研 究 、 ま た テ ー ラ ー メ イ ド 医 療 の 実 現 の 基 礎 と な る 疾 患 関 連 遺 伝 子 ・ 薬 剤 応 答 遺 伝 子 や 動 物 ・ 植 物 に お け る 形 質 関 連 遺 伝 子 の 探 索 、 さ ら に 安 全 性 ・ 有 害 性 に 係 る 薬 剤 ・ 化 学 物 質 の 影 響 な ど が 生 命 科 学 に お け る マ イ ク ロ ア レ イ の 基 礎 研 究 用 途 で あ る 。

医 学 ・ 医 療 診 断

テ ー ラ ー メ イ ド 医 療 ・ 治 療 予 防 、 予 後 、 創 薬 、 個 人 識 別

医 学・医 療 分 野 で は 、診 断 用 途 で 欧 米 で は 既 に Roc he 社 の Ampl i Chi p や Agendi a 社 の MammaPr i ntな ど が 承 認 さ れ て い る 。個 別 に 薬 剤 感 受 性 や 副 作 用 を 調 べ て 治 療 を 施 す テ ー ラ ー メ イ ド 医 療 、 予 後 の 予 測 、 化 合 物 ス ク リ ー ニ ン グ な ど 創 薬 研 究 へ の 応 用 、 個 人 識 別 機 能 の 犯 罪 捜 査 へ の 応 用 な ど の 研 究 開 発 が 行 わ れ て い る 。

ア プ リ ケ ー シ ョ ン

食 品 ・ 農 林 水 産 業 病 原 性 微 生 物

産 地 ・ 品 種 ・ 動 植 物 種 特 定 GM植 物 ・ GM食 品

育 種

食 品 ・ 農 業 分 野 で は 、 病 原 性 微 生 物 の 検 出 、 産 地 ・ 品 種 ・ 動 植 物 種 の 特 定 、 GM作 物 の 検 出 な ど 特 定 タ ー ゲ ッ ト 分 子 の 検 出 機 能 を 活 用 し た も の や 、 イ ネ ゲ ノ ム を 始 め と し た 種 々 の 植 物 の 遺 伝 子 解 析 結 果 を 活 用 し た 植 物 の 育 種 、 発 酵 な ど に 係 る 有 用 微 生 物 の 探 索 な ど に 活 用 さ れ る 。

- 3 -

技 術 区 分 構 成 要 素 技 術 の 概 要

環 境

毒 性 ・ 有 害 性 バ イ オ デ ィ フ ェ ン ス 有 用 微 生 物

環 境 分 野 で は 、 毒 物 ・ 有 害 物 質 の 検 出 や 、 バ イ オ テ ロ や 人 獣 共 通 感 染 症 に 係 る 病 原 性 微 生 物 の 検 出 に 応 用 さ れ る 。 特 に フ ィ ー ル ド で の 迅 速 検 査 を 指 向 し た 機 能 が 求 め ら れ る 。 ま た 、 環 境 を 意 識 し た 製 造 技 術 の ひ と つ で あ る バ イ オ プ ロ セ ス で は 有 用 微 生 物 の 探 索 や 遺 伝 子 機 能 解 析 に マ イ ク ロ ア レ イ 技 術 が 利 用 さ れ る 。

遺 伝 子 増 幅 マ イ ク ロ ア レ イ 上 で 目 的 遺 伝 子 を 捕 捉 し 、 そ の 遺 伝 子 増 幅 を 行 う よ う な マ イ ク ロ ア レ イ の 活 用 方 法 で あ る 。

マ イ ク ロ ア レ イ は プ ロ ー ブ 分 子 の 種 類 に よ り 種 々 の マ イ ク ロ ア レ イ に 分 類 す る こ と が で き る 。 表 - 2 に プ ロ ー ブ 分 子 に よ る マ イ ク ロ ア レ イ の 種 類 を 示 す 。

表 - 2 マ イ ク ロ ア レ イ の 種 類

プ ロ ー ブ 分 子 ア レ イ タ ー ゲ ッ ト 分 子 用 途

核 酸

・ オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド

・ c DNA

・ RNA

DNA マ イ ク ロ ア レ イ RNA マ イ ク ロ ア レ イ

DNA、 RNA 配 列 決 定 、 発 現 解 析 、 変 異 解 析 多 型 解 析 （ SNPs 、 コ ピ ー 数 ） mi RNA 、 エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ク ス 解 析 ChI P- c hi p 解 析

診 断 （ 感 染 症 ）

テ ー ラ ー メ イ ド 医 療 、 個 人 識 別 食 品 ・ 農 業

環 境 ・ バ イ オ デ ィ フ ェ ン ス タ ン パ ク 質 ・ ペ プ チ ド

・ 抗 体

・ 抗 原

・ ペ プ チ ド

・ 受 容 体

プ ロ テ イ ン マ イ ク ロ ア レ イ ペ プ チ ド マ イ ク ロ ア レ イ

抗 原 抗 体 酵 素

抗 原 ・ 抗 体 受 容 体

タ ン パ ク 質 相 互 作 用 翻 訳 後 修 飾

糖 鎖

・ 糖 鎖

・ レ ク チ ン

糖 鎖 マ イ ク ロ ア レ イ 糖 鎖 抗 体 細 菌

分 類 受 容 体

低 分 子 化 合 物 低 分 子 マ イ ク ロ ア レ イ タ ン パ ク 質 酵 素

受 容 体

化 合 物 ス ク リ ー ニ ン グ

細 胞 細 胞 マ イ ク ロ ア レ イ 抗 体

低 分 子 化 合 物

抗 原 （ 特 異 的 タ ン パ ク 質 ） 受 容 体

組 織 組 織 マ イ ク ロ ア レ イ 抗 体

低 分 子 化 合 物

抗 原 （ 特 異 的 タ ン パ ク 質 ） 受 容 体

マ イ ク ロ ア レ イ の 検 出 原 理 で は 、蛍 光 標 識 剤 を 用 い た 光 学 的 検 出 が 多 く 用 い ら れ て い る が 、 電 気 化 学 的 検 出 や 、 標 識 剤 を 用 い な い 検 出 方 法 な ど 種 々 の 検 出 原 理 の シ ス テ ム が 開 発 さ れ て い る 。 表 - 3 に マ イ ク ロ ア レ イ の 検 出 原 理 を 示 す 。

表 - 3 マ イ ク ロ ア レ イ の 検 出 原 理

検 出 方 法 標 識 剤 検 出 原 理

蛍 光 色 素 蛍 光 強 度

酵 素 発 色 性 基 質 吸 光 度

酵 素 発 光 性 基 質 発 光 強 度

ナ ノ 粒 子 蛍 光 強 度 、 散 乱 光 強 度

光 学 的 検 出

な し 表 面 プ ラ ズ モ ン 共 鳴

酵 素 酸 化 還 元 性 基 質 電 流

化 合 物 電 流

電 気 的 検 出

な し 電 位

な し 水 晶 振 動 子

な し 質 量 分 析

そ の 他

な し 表 面 弾 性 波

本 調 査 に お い て 特 許 出 願 動 向 、論 文 発 表 動 向 で は 、主 に 表 - 1 に 示 し た 技 術 区 分 、構 成 要 素 に 従 っ て 、 特 許 及 び 論 文 に 記 載 さ れ た 技 術 を 集 計 し て 解 析 を 行 っ た 。

- 4 -

米国 欧州 中国 韓国 その他

韓国

62 33 ¹⁸

262 4 中国

94 _{72 44} 472

29 ₇

欧州 207 683 636

11 37 39 14

281 米国 285 1, 698

68 67 日本 2, 222 991 487

19 85 98

日本

出願人国籍 出

願 先 国

第 ２ 章 マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 の 特 許 出 願 動 向

マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 に 関 し て 出 願 さ れ た 特 許 を 対 象 に 、図 - 1 の 技 術 俯 瞰 図 に 基 づ く 特 許 動 向 解 析 を 行 っ た 。 調 査 は 、 日 本 、 米 国 、 欧 州 、 中 国 、 韓 国 、 イ ン ド 、 ロ シ ア に 出 願 及 び 登 録 さ れ た 特 許 を 対 象 と し 、 日 米 欧 中 韓 の 5 ヶ 国 ・ 地 域 を 合 計 し て 世 界 の 主 要 国 と し て 解 析 し た 。欧 州 に 関 す る 定 義 は 、38 頁 の 注 に 記 載 し た 。出 願 件 数 は 各 国・地 域 へ の 出 願 の 公 報 一 つ 一 つ を 個 別 に １ 件 と カ ウ ン ト す る 公 報 単 位 で 集 計 し た 。 出 願 動 向 解 析 は 、 優 先 権 主 張 年 1983 年 ∼ 2006 年 を 対 象 と し 、 日 本 特 許 は PATOLI S( パ ト リ ス 社 の 登 録 商 標 ) 、 海 外 特 許 は WPI NDEX( STN I nt er nat i onal ( Amer i c an Chemi c al Soc i et y の 登 録 商 標 ) ) を 用 い て 検 索 し た 。

注 ： 優 先 権 主 張 年 が2005 年 、 2006 年 の デ ー タ に つ い て は 、 PCT 出 願 が 国 内 段 階 に 移 行 す る ま で 最 大 約30 ヶ 月 か か る た め 国 内 段 階 で の 公 報 発 行 が 遅 れ る こ と や 、 デ ー タ ベ ー ス へ の 収 録 が 遅 れ る こ と な ど に よ り 、 実 数 を 反 映 し て い な い 可 能 性 が あ る 。

第 １ 節 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 状 況 （ 全 体 動 向 ）

日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 件 数 は 9, 026 件 で あ り 、 米 国 籍 出 願 人 が 3, 477 件 （ 38. 5％ ） で 1 位 、 日 本 国 籍 出 願 人 は 2, 870 件 （ 31. 8％ ） で2 位 で あ る が 、 近 年 の 2002 年 ∼ 2006 年 で 集 計 す る と 、 日 本 国 籍 出 願 人 は 1, 862 件 で 米 国 籍 出 願 人 の 1, 159 件 を 大 き く 上 回 っ て い る 。（ 図 - 2）

図 - 2 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 の 推 移 と 期 間 別 出 願 件 数 比 率 （ 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 ）

図 - 3 出 願 先 別 - 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数

出 願 人 国 籍 別 の 出 願 先 国 別 出 願 件 数 を 図 - 3 に 示 す 。 図 - 3 出 願 先 別 - 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 日 米 欧 へ の 出 願 を み る と 、 米 国 、 欧 州 は 、 自 国 へ の 出

願 の 40％ 以 上 の 件 数 が 他 国 ・ 地 域 へ 出 願 さ れ て い る の に 対 し て 、 日 本 は 自 国 へ の 出 願 の 10％ 程 度 し か 米 国 ・ 欧 州 へ 出 願 し て い な い 。 同 様 に 、 日 米 欧 三 極 の す べ て に 出 願 し た 特 許 を 三 極 コ ア 出 願 と し て 解 析 す る と 、 日 本 の 出 願 比 率 は 欧 州 に 次 ぐ 3 位 と な る （ 図 - 4）。 さ ら に 、 日 本 の 出 願 推 移 を 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 、 三 極 コ ア 出 願 、 自 国 の み へ の 出 願 と 分 け て み る と 、 自 国 の み に 出 願 す る も の が 非 常 に 多 い こ と が 明 確 で あ る （ 図 - 5）。

◆ ◇ ◆ 米 国 が リ ー ド し て き た マ イ ク ロ ア レ イ 関 連 技 術 開 発

近 年 、 特 許 出 願 で は 日 本 が 躍 進 す る も 海 外 出 願 に 課 題 が ◆ ◇ ◆

4 5

44

2 4

34 76

56 58 149

264 492

805 1,109

1,514

1,272 1,199

970

615

354

200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600

198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他 合計

優先権主張年 1983- 2006

出願人国籍

481

111

350 517

172

336 1,466

808

583 3,477

1,781

1,159 2,870

960

1,862

120 215 88

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

全期間(1983∼2006) 1998∼2001 2002∼2006

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他

- 5 -

その他 39件 2.4% 韓国籍

37件 2.3% 中国籍

11件 0.7%

欧州国籍 636件 39.4%

米国籍 683件 42.3%

日本国籍 207件 12.8% その他

67件 2.8% 韓国籍

68件 2.8% 中国籍

14件 0.6%

欧州国籍 281件 11.6%

米国籍 1,698件 70.4%

日本国籍 285件 11.8%

その他 7件 1.0% 韓国籍

29件 4.0%

中国籍 472件 65.7%

欧州国籍 44件 6.1% 米国籍

72件 10.0% 日本国籍

94件 13.1%

日本国籍 62件 16.3%米国籍

33件 8.7% 欧州国籍

18件 4.7% 中国籍

1件 0.3% 韓国籍 262件 68.9%

その他 4件 1.1% その他

98件 2.5% 韓国籍

85件 2.2% 中国籍

19件 0.5%

日本国籍 2,222件 56.9% 欧州国籍

487件 12.5%

米国籍 991件 25.4%

日本への出願 3,902件

中国への出願 718件

欧州への出願 1,613件

韓国への出願 380件 米国への出願

2,413件

281件

207件

285件 991件

487件

62件

683件

11件

37件

18件 94件

72件 14件

68件

29件

44件 33件

19件 85件

1件

図 - 4 出 願 人 国 籍 別 三 極 コ ア 出 願 件 数 の 期 間 別 図 - 5 日 本 国 籍 出 願 人 の 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 、 出 願 件 数 比 率 （ 日 米 欧 三 極 す べ て へ の 出 願 ） 三 極 コ ア 出 願 、 自 国 の み へ の 出 願 件 数 推 移 図 - 4 出 願 人 国 籍 別 三 極 コ ア 出 願 件 数 の 期 間 別 出 願 、出 願 件 数 比 率（ 日 米 欧 三 極 す べ て へ の 出 願 ）

図 - 5 日 本 国 籍 出 願 人 の 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 、 三 極 コ ア 出 願 、 自 国 の み へ の 出 願 件 数 推 移

図 - 6 出 願 先 別 - 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 収 支

1983 年∼2006 年 の 日 米 欧 図 - 6 出 願 先 別 - 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 収 支

中 韓 の 5 ヶ 国 間 の 出 願 収 支 （ 1983 年 ∼ 2006 年 ）

の 関 係 を 図 - 6 に 示 す 。 日 本 は 中 国 に 対 し て は プ ラ ス で あ る が 、 他 の 国 ・ 地 域 に 対 し て は マ イ ナ ス の 出 願 収 支 で あ り 、 米 国 は 韓 国 に は マ イ ナ ス で あ る が 、 他 の 国 ・ 地 域 に は プ ラ ス の 出 願 収 支 で あ る 。

日 本 は 海 外 に 出 願 す る 比 率 が 低 く 、 米 国 は 日 米 欧 の 三 極 に は 多 く 出 願 す る が 、 中 国 、 韓 国 へ の 出 願 は 少 な い こ と が わ か る 。

日 本 国 籍 出 願 人 の 技 術 分 野 別 出 願 件 数 と 三 極 コ ア 出 願 比 率 （ 2003 年 ）

三 極 コ ア 出 願 な ど 海 外 へ の 出 願 が 少 な い 日 本 の 出 願 人 で あ る が 、 技 術 分 野 別 に 集 計 し て み る と 、 ラ イ フ サ イ エ ン ス に 関 連 す る 遺 伝 子 工 学 、 発 酵 、 医 薬 品 は 、 日 本 の 中 で は 三 極 コ ア 出 願 比 率 が 高 い 。

少 な い 特 許 で も 世 界 と 競 う こ と が 可 能 で あ る ラ イ フ サ イ エ ン ス 分 野 の 特 徴 が 表 れ て い る 。

（ 平 成 19 年 度 特 許 出 願 動 向 調 査 報 告 書 − マ ク ロ 調 査 − 図 3- 2- 5）

100 200 300 400 500 600

198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

日米欧中韓への出願 三極コア出願 自国のみへの出願

0% 5% 10% 15% 20% 25%

鉱業､地中削孔 武器､火薬 紙 ナノ技術 原子核工学 農水産 食料品、タバコ 娯楽、人命救助 繊維､繊維処理､洗濯 個人･家庭用品 ビジネス方式 遺伝子工学 土木､建設､建築､住宅 包装、容器 バイオ､ビール､酒類､糖工業 照明､

加熱 無機化学､肥料 金属加工､工作機械 冶金､金属処理､電気化学 医薬品 印刷､筆記具､装飾 洗剤､応用組成物､染料､石油化学 有機化学､農薬 高分子 処理､分離､混合 工学一般、機械要素 切断､材料加工､積層体 エンジン、ポンプ 医療機器 表示･音響･情報記録 車両 時計･制御･計算機 電子回路･通信技術 測定･光学･写真･複写機 電気･電子部品､半導体､印刷回路､

発電

三 極 コ ア 出 願 比 率

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000

出 願 件 数 三極コア出願件数 全出願件数 三極コア出願率

(万件) 2003年

日本の三極コア出願率が高い分野

◆ ◇ ◆ 日 本 の 三 極 コ ア 出 願 比 率 技 術 分 野 別 に み れ ば

ラ イ フ サ イ エ ン ス は 健 闘 ◆ ◇ ◆

119 34

65

638 379

220 1,230

626

316

607 ²⁷⁷

314

28 28

56

11 24 6

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

全期間(1983∼2006) 1998∼2001 2002∼2006

日本国籍

米国籍

欧州国籍 中国籍

韓国籍

その他

- 6 - 第 ２ 節 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 状 況 （ 技 術 区 分 別 ）

技 術 区 分 別 出 願 件 数 推 移 を 図 - 7 に 示 す 。フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン を 主 な 発 明 と す る 出 願 が 最 も 多 く 出 願 さ れ て い る が 、2000 年 以 降 、ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 出 願 が 大 き く 出 願 件 数 を 増 や し て い る 。 先 行 し た 海 外 製 品 の マ イ ク ロ ア レ イ が 市 場 を 占 有 し て お り 、 今 後 は 医 療 を は じ め と し た 様 々 な 応 用 産 業 へ の ア プ リ ケ ー シ ョ ン が 期 待 さ れ て い る 状 況 を 示 し て い る 。

出 願 人 国 籍 別 に 技 術 区 分 別 の 出 願 状 況 を み る と 、 日 本 の 出 願 は 、 フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン の 出 願 が 50％ を 超 え る の に 対 し て 、ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 出 願 は わ ず か 10％ 程 度 で あ る 。米 国 、欧 州 は 26％ 程 度 、中 国 、韓 国 で は 30％ ∼ 50％ を ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 出 願 が 占 め て お り 、日 本 の 出 願 と は 大 き く 異 な っ て い る （ 図 - 8）。

図 - 7 技 術 区 分 別 の 出 願 件 数 推 移 と 出 願 件 数 比 率 （ 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

図 - 8 出 願 人 国 籍 別 の 技 術 区 分 別 出 願 件 数 比 率 と 出 願 件 数

（ 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

◆ ◇ ◆ 技 術 区 分 別 出 願 動 向 で は 、 日 本 は フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン 主 体 、

他 の 国・地 域 に 比 べ て ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 比 率 が 低 い こ と が 課 題 ◆ ◇ ◆

米 国 籍 欧 州 国 籍 中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他 5 10

26 112 123 そ の 他 （ ト ー タ ル

シ ス テ ム ・ キ ッ ト ）

95 144 263 395 887 290 ア プ リ ケ ー シ ョ ン

21 8 13 58 235 172 情 報 処 理

53 24 465

491

検 出 245

72

13 30 32 112 254 313 反 応

73 223 132 630 1, 524 1, 481 フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 技

術 区 分

123 ₁₁₂

26 5 ¹⁰ 2

290

887 ₃₉₅ 263

144 95 172

235 58

13

21 8

491

465 245 72

313 53

254 ¹¹² 32

30 13 1,524 630

132

223 73

24 1,481

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他

出願人国籍 出

願 比 率

ファブリケーション 反応

検出 情報処理 アプリケーション その他 2,870 3,477 1,466 517 481 215

0 100 200 300 400 500 600 700 800

1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

ファブリケーション 反応 検出 情報処理 アプリケーション その他（トータルシステム・キット）

優先権主張年 1983- 2006

その他（トータ ルシステム・ キット）

279件 3.1%

情報処理 505件

5.6%

反応 754件 8.3% ファブリケー

ション 4,063件

45.0% アプリケーショ

ン 2,076 件

23.0%

検出 1,350件

15.0%

合計 9,026件

- 7 - １ ． フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン

フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン を 主 な 発 明 と す る 出 願 は 4, 063 件 で あ り 、 1983年 ∼ 2006 年 で は 米 国

（ 1, 524 件 37. 5％ ） と 日 本 （ 1, 481 件 36. 5％ ） が 拮 抗 し て い る が 、 近 年 は 日 本 が 優 位 な 状 況 で あ る （ 図 - 9）。

ア レ イ の タ イ プ は 、新 規 な 構 造 で は ビ ー ズ は 米 国 、フ ァ イ バ ー / キ ャ ピ ラ リ ー と 電 子 デ バ イ ス は 日 本 が 多 い 。 ま た 基 体 の 加 工 方 法 、 製 造 装 置 な ど 製 造 関 連 技 術 は 日 本 が 多 い （ 図 - 10）。 図 - 9 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 の 推 移 と 出 願 件 数 比 率

（ フ ァ ブ リ ケ ー シ ョ ン ： 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

図 - 10 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数（ ア レ イ の タ イ プ 、基 体：日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

２ ． 反 応

反 応 を 主 な 発 明 と す る 出 願 は 754 件 で あ り 、1983 年 ∼ 2006 年 で は 日 本（ 313 件 41. 5％ ）が 他 国 ・ 地 域 を リ ー ド し 、 特 に 近 年 は 他 を 大 き く 離 し て い る 状 況 で あ る 。

相 互 作 用 の 種 類 で は 、 い ず れ の 国 籍 の 出 願 人 で も 核 酸 の ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン が 大 多 数 を 占 め て お り 、 DNA マ イ ク ロ ア レ イ が 開 発 の 中 心 で あ る こ と を 示 し て い る 。 タ ン パ ク 質 間 相

◆ ◇ ◆ ア レ イ の タ イ プ ： 平 板 が ほ と ん ど で あ る が 、

ビ ー ズ が 多 い 米 国 、 フ ァ イ バ ー / キ ャ ピ ラ リ ー と 電 子 デ バ イ ス が 多 い 日 本 ◆ ◇ ◆

米 国 籍 欧 州 国 籍 中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他

そ の 他 76

27 24 7 3 3

製 造 装 置 134

46 30 8 6

官 能 基 434 330 110

16 89

23 43

240

表 面 処 理 782 543 112

34

加 工 方 法 464 171

62

17 35 12

素 材 647 451 248

56 61 ²⁴

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 基   体

◆ ◇ ◆ 相 互 作 用 の 種 類 ： 核 酸 の ハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン が 主

タ ン パ ク 質 間 相 互 作 用 で は 抗 原 − 抗 体 反 応 が 多 い ◆ ◇ ◆

1 5

31

2 3

30 60

33 30

57 127

299 432

478 712

531

494

365

227

146 100

200 300 400 500 600 700 800

198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他 合計

優先権主張年 1983- 2006

出願人国籍

中国籍 132件 3.2%

韓国籍 223件 5.5%

その他 73件

1.8%

米国籍 1,524件 37.5% 欧州国籍

630件 15.5%

日本国籍 1,481件

36.5%

合計 4,063 件

米 国 籍欧 州 国 籍 中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他 そ の 他

148 81 53 7 5 7

電 子 デ バ イ ス 296

108 82 7 20 8

マ イ ク ロ フ ル イ デ ィ ク ス

63 68 35 6 13

10 78 ウ ェ ル 257

256 ^{34 6}

メ ン ブ レ ン

161 ¹⁶⁸ 77 ⁹ 18 9

フ ァ イ バ ー ／ キ ャ ピ ラ リ ー

202

107 23 4 4

ビ ー ズ 209 311

96 7 ²¹

92 207 45 524 1, 473 1, 367 平 板

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 ア レ イ の タ イ プ

- 8 -

互 作 用 で は 抗 原 抗 体 反 応 に よ る も の が 多 い 。 そ の 他 の 相 互 作 用 （ 低 分 子 化 合 物 と の 相 互 作 用 を 含 む ） も 比 較 的 出 願 件 数 は 多 い （ 図 - 11）。

図 - 11 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 （ 相 互 作 用 の 種 類 ： 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

３ ． 検 出

検 出 を 主 な 発 明 と す る 出 願 は 1, 350 件 で あ り 、 1983 年 ∼ 2006 年 で は 日 本 （ 491 件 36. 4％ ） と 米 国 （ 465 件 34. 4％ ） が 拮 抗 し て い る 。 近 年 は 日 本 が 他 を 大 き く 離 し て い る 状 況 で あ る 。

検 出 原 理 で は 、い ず れ の 国・地 域 の 出 願 で も 光 学 的 検 出 が 最 も 多 い が 、日 本 は 電 気 的 検 出 、 欧 州 は 質 量 分 析 に よ る 検 出 が 多 い 特 徴 が あ る 。 検 出 対 象 で は い ず れ の 国 ・ 地 域 の 出 願 も DNA が 最 も 多 い が 、 米 国 、 欧 州 で は RNA の 出 願 件 数 も 多 い 。 日 本 の 糖 鎖 に 関 す る 出 願 、 米 国 、 欧 州 の DNA 修 飾 に 関 す る 出 願 が 特 徴 的 で あ る （ 図 - 12）。

図 - 12 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 （ 検 出 原 理 、 検 出 対 象 ： 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

◆ ◇ ◆ 検 出 原 理 ： 光 学 的 検 出 が 主

そ の 他 の 原 理 で は 、日 本 は 電 気 的 検 出 、欧 州 は 質 量 分 析 の 利 用 が 多 い ◆ ◇ ◆

米 国 籍欧 州 国 籍中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他 4 13 5

97 173 118 そ の 他

7 13 4

102 45 111 イ メ ー ジ ン グ

9 3 3 127 106 56 質 量 分 析

50 41 物 理 的

21 3

8 54 18 106 192 276 電 気 的

89 55 36 326 1, 073 801 光 学 的

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 原 理

米 国 籍欧 州 国 籍中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他 そ の 他

151 216

91 9 16 19

糖 鎖

88

73 ⁴⁶

15 10

メチル化、アセチル化など のDNA修飾

79

191 ¹⁵⁹

18 8

48

代謝物、メタボライト

29 73 4 ₅

リ ガ ン ド

113 137 83 ⁶ 6 10

受 容 体

136 149 78 ^{3 11} 9

酵 素 202 218

103 ^{4 43} 18

48 20 121 23

324 276 抗 体

10 38 39 356 163

296 抗 原

36 1, 291

64 132 474

611 RNA

84 223 57 576 1, 467 1, 073 DNA

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 検 出 対 象

（ タ ー ゲ ッ ト 分 子 ） 米 国 籍欧 州 国 籍 中 国 籍 韓 国 籍 そ の 他

14 7 15 56 157 173

そ の 他 の 相 互 作 用

1 1 25

38 37 そ の 他

5 2 12

68 127 87

レ セ プ タ ー − リ ガ ン ド 反 応

33 27 287

232 抗 原 - 抗 体 反 応

143 31

58 38 39 502 223

436 タ ン パ ク 質 間

121 310

82 881 2, 155 1, 599 核 酸 （ ハ イ ブ リ ダ イ

ゼ ー シ ョ ン ）

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍 相 互 作 用 の 種 類

- 9 - ４ ． 情 報 処 理

情 報 処 理 を 主 な 発 明 と す る 出 願 は 507 件 で あ り 、1983 年 ∼ 2006 年 で は 米 国（ 235 件 46. 4％ ） が 2 位 の 日 本（ 172 件 33. 9％ ）等 を 離 し て い る が 、近 年 は 日 本 の 出 願 件 数 が 多 く な っ て い る 。 一 方 、 明 細 書 に 情 報 処 理 に 関 連 す る 記 載 が あ る 出 願 と い う 形 で 集 計 す る と 米 国 の 優 位 性 は さ ら に 高 ま っ て い る （ 図 - 13）

個 別 技 術 で は 、 い ず れ の 技 術 で も 米 国 が 非 常 に 優 位 で あ る 。 日 本 と 欧 州 で 比 較 す る と 、 日 本 は イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 全 体 と そ の 中 で も 画 像 処 理 ソ フ ト の 出 願 が 多 く 、 欧 州 は 診 断 ア ル ゴ リ ズ ム と プ ロ ー ブ 設 計 ソ フ ト の 出 願 が 多 い （ 図 - 14）。

図 - 13 出 願 人 国 籍 別 の 出 願 件 数 推 移 （ 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ） 情 報 処 理 を 主 な 発 明 と す る 出 願 情 報 処 理 に 関 連 す る 記 載 の あ る 出 願

図 - 14 出 願 人 国 籍 別 出 願 件 数 （ 情 報 処 理 の 個 別 技 術 ： 日 米 欧 中 韓 へ の 出 願 1983 年 ∼ 2006 年 ）

５ ． ア プ リ ケ ー シ ョ ン

ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 主 な 発 明 と す る 出 願 は 2, 074 件 で あ り 、1983 年 ∼ 2006 年 で は 米 国（ 887 件 42. 8％ ） が 2 位 の 欧 州 （ 395 件 19. 0％ ） 等 を 離 し て い る が 、 一 方 、 日 本 （ 290 件 14. 0％ ） は 中 国 （ 263 件 12. 7％ ） と 僅 差 で あ る （ 図 - 15）。

解 析 技 術 で 最 も 出 願 が 多 い 個 別 技 術 は 、日 本 は ターゲット分 子 の 検 出 、米 国 、欧 州 は 発 現 解 析 で あ る 。コピー数 異 常 、mi RNA、エピジェネティクスな ど 新 規 な 解 析 技 術 は 米 国 が 多 い（ 図 - 16）。

◆ ◇ ◆ 情 報 処 理 ： い ず れ の 個 別 技 術 で も 米 国 が 優 位

日 本 と 欧 州 の 比 較 で は 、 イ ン フ ォ マ テ ィ ク ス 、 画 像 処 理 ソ フ ト は 日 本 が 優 位 診 断 ア ル ゴ リ ズ ム 、 プ ロ ー ブ 設 計 ソ フ ト は 欧 州 が 優 位 ◆ ◇ ◆

◆ ◇ ◆ 米 国 が 優 位 で 、 日 本 は 欧 州 に 次 ぐ 3 位 だ が 、 4 位 の 中 国 と 僅 差 日 本 は タ ー ゲ ッ ト 分 子 の 検 出 、 米 国 、 欧 州 は 発 現 解 析 の 出 願 が 多 い

新 規 な 解 析 手 法 は 米 国 が 多 く 、食 品・農 業 、環 境 へ の 応 用 は 日 本 が 多 い ◆ ◇ ◆

1

9 2

9 17

22 38

84 80

77

64

56

38

10 10

20 30 40 50 60 70 80 90

198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他 合計

優先権主張年 1983- 2006

出願人国籍

1 12

1

7 12 16 59

77 170

128 290

327

248

191 172

107

42 50

100 150 200 250 300 350

198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006

出願年（優先権主張年） 出

願 件 数

日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 その他 合計

優先権主張年 1983- 2006

出願人国籍

米 国 籍 欧 州 国 籍 中 国 籍 韓 国 籍そ の 他 19 25 12 169 499 153 データベース

2 4 9 13 60 60

その他

3 17 84 20

231 21 プローブ設計ソフト

9 26 259

82

診断アルゴリズム 99

7

4 3 6

38 49 98

クラスタリング

8 4 82 7

274 156 画像処理ソフト

20 47 43 224 753 310 インフォマティクス

日 本 国 籍

出 願 人 国 籍

イ ン フ

ォ

マ テ

ィ

ク ス