26. 医工学テクノロジー

26・1 はじめに

超高齢化が進んでいく現代社会においては,健康寿命の延伸に向けて,疾患の早期発見・早期治療を,医療費や医療従事者に対する負担を増やすことなく達成させることが極めて重要な意義を持つ.そのためには,すぐれた医療機器や健康機器,医療・福祉技術の創出が必要不可欠となる.これらを背景に,本会を含む12学協会により,医工連携に貢献できるものづくりを基盤とする工学各分野の研究者・技術者が医療の最前線にいる医学者と共通な基盤で融合できる場として「日本医工ものづくりコモンズ」が2009年に設立された.また,同2009年には,本会の内部でも大きな動きがあり,部門横断型の医工学テクノロジー分科会が発足し,2011年から本推進会議に発展した.機械力学・計測制御部門,流体工学部門,計算力学部門,バイオエンジニアリング部門,ロボティクス・メカトロニクス部門,情報・知能・精密機器部門からの協力を得て,2013年度より材料力学部門,熱工学部門,基礎潤滑設計部門,マイクロ・ナノ工学部門も加わり,その活動の規模を広げてる.このような経緯を考慮して,本年鑑においても「日本医工ものづくりコモンズ」の現状を,その設立当初より中核的立場として牽引してきた谷下一夫氏にご説明頂いた(26・2に詳細記述).また,日本医工ものづくりコモンズが主催となり開催された第90回日本医療機器学会大会併設展示会のメディカルショージャパン&ビジネスエキスポ2015において,「医工連携出会いの広場~ものづくり日本の技術医療機器世界の医療現場へ届けよう!~」と題して医療機器としてはまだ商品化されていないが将来的に有望な「技術シーズ」として機械工学の先端研究について発表する機会を得た.この内容については,辻内伸好氏にその概要の説明をして頂いた(26・3に記述).また,本推進会議の代表的活動として,年次大会におけるOS「医工学テクノロジーによる医療福祉機器開発」がある.本OSをみることで,医療福祉機器に関する研究の動向を読み取ることができる.このOSの内容については,白石俊彦氏に説明して頂いた(26・4に記述).

以上,時代の背景および日本機械学会が社会に果たすべき役割として,本学会における部門横断型組織である「医工学テクノロジー推進会議」の役割が益々重要になってきている.

〔高木 周 東京大学

26・2 ものづくりコモンズ

26・2・1 概況

日本医工ものづくりコモンズでは,医療現場とものづくり工学現場を融合するプラットフォームを形成する事が目的であるが,2015年4月に,日本医療研究開発機構(AMED)が設立されて,医療現場のニーズに即した医療機器開発に開発資金が出るようになり,コモンズの活動の重要性が増して来ている.医療現場とものづくり工学現場を結ぶ活動も,本格的な段階になってきており,工学分野を代表する機械学会の役割が重要となっている.

26・2・2 臨床医学会における医工連携企画の急拡大

ものづくりコモンズの連携学会である日本内視鏡外科学会では,2009年の大会において,医工連携出会いの広場という医工連携企画が実施されたが,極めて盛況なイベントになり,同学会では,毎年医工連携企画を実施する事になった.同学会では医工学連携委員会が既に設立されており,森川利昭教授(慈恵医大)が委員長として,医工連携活動を行ってきたため,大会における医工連携企画も森川教授を中心に企画実行されている.特筆すべきは,2015年12月に大阪にて開催された大会でのドクターの技術ブースツアーである.ものづくり企業のブースを,医師のグループがツアーを行い,ものづくり企業の方から,技術シーズの説明を受けるというもので,多くの医師が集まり,ツアーを通して,ものづくり企業と意見交換を行う事が出来た.心臓の冠状動脈の狭窄を拡大する技術をインターベンションと言われ,機械工学のエッセンスが詰まっている技術である.この技術を中心的に扱う,日本心血管インターベンション治療学会と日本脳神経血管内治療学会では,2016年から医工連携企画を実施する事になり,ものづくり企業の参加を見込む企画が立てられている.インターベンション治療は,低侵襲治療として患者への負担が少なく,画期的な治療成績の故に,全世界の医療企業が開発競争にしのぎを削っている.この技術には,さらなる発展が期待されているので,機械工学を基盤とする研究開発が重要となる.術後のケアや高齢者のケアに関する医療ニーズが看護分野から提案されるようになってきており,看護理工学会が2013年に設立され,看護分野における医療技術が注目されている.看護分野の技術は,相当遅れており,介護技術にも繋がるので,大至急工学との具体的な連携が必要とされる分野である.整形外科の領域は,以前から機械工学との連携が活発であった領域であるが,人工関節が海外の企業に市場を抑えられている状況があり,整形外科の医療機器に関して,さらなる共同研究開発が必要である.日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会では,2009年から,内視鏡外科学会の医工連携出会いの広場に類似した企画を行い,医工連携イベント実施に積極的である.このように最近では,臨床医学の学会において,医工連携に対する認識が深まっており,工学分野との連携が要望されてきている.臨床現場のニーズを具現化するため,工学系の学会による密な連携が必要とされる.

26・2・3 医療機関における医工連携活動

医療機器開発を成功させるための要因は,優れた医療ニーズであるため,医療機関において医工連携活動が活発になって来た.2014年には,九州飯塚市の麻生飯塚病院に工房が設置されて,院内の医療者と工学アカデミアやものづくり企業との密な意見交換の場が整備されている.日本の病院内に工房が作られたのは飯塚病院が最初であるが,この試みが他の医療機関にも影響を与えており,工房を有する病院が増える可能性があり,医工連携のあり方が大きく変わるであろう.

〔谷下 一夫 早稲田大学

26・3 医療機器学会大会

本推進会議は,日本医工ものづくりコモンズが主催し,5月29日の午後2時からパシフィコ横浜で開催された,第90回日本医療機器学会大会併設展示会のメディカルショージャパン&ビジネスエキスポ2015で,「医工連携出会いの広場~ものづくり日本の技術医療機器世界の医療現場へ届けよう!~」と題して医療機器としてはまだ商品化されていないが将来的に有望な「技術シーズ」として機械工学の先端研究について発表する機会を得た.講演会は,メディカルショージャパン&ビジネスエキスポ会場の一画で行われ,基調講演を含め5名がそれぞれ研究成果について講演した.発表された講演内容の概要を以下に述べる.

東北大学大学院医工学研究科教授田中真美氏により「触覚メカニズムの解明と触覚・触感センサシステムの開発」と題して,基調講演が行われた.触覚はメカニズムの解明が遅れているが,触診は,多様な情報を同時に収集することが可能で有り,医療において非常に有用である.そこで触感センサや触覚センサの開発のために,粗さ感や硬さ感のメカニズムを明らかにした.また,熟練した医師の触診動作にも着目し,しこりの有無を判断する際に有用な動作を解明し,皮膚の感覚受容器や手指の動作を模した触覚センサ,および開発中の前立腺用触診センサについて紹介された.

本推進会議の協賛部門である材料力学部門,熱工学部門,流体工学部門,機械力学・計測制御部門を代表して,4名の講演者から最新の研究に関する講演が行われた.

材料力学部門からは,東京医科歯科大学生体材料工学研究所・医療イノベーション研究センター教授高久田和夫氏により,「繊維組織および骨表面への金属材料の低侵襲固定技術」と題して講演が行われた.一つは,皮膚や粘膜の貫通箇所での接合であり,メッシュ構造をデバイス表面に設置する方法で,生体側から伸び出すコラーゲン繊維をメッシュにアンカリングさせることで強固な接合を可能にした.もう一つは,骨表面における接合で,アパタイトとコラーゲンのナノ複合体をデバイスにコーティングして骨生成を促進させることにより,骨への穿孔なしでの固定を可能にした.以上のように,デバイスを低侵襲的に固定する技術について紹介された.

熱工学部門からは,東京大学生産技術研究所教授白樫了氏より,「臨床検体の高品位常温保存・皮膚内の自由水分布の測定」と題して,臨床検体や検査用の生体分子を高品位保存する重要性について,血液などの液性検体の成分であるタンパク質や核酸を,その活性や品質を保持して長期間にわたり常温で乾燥保存する技術について紹介された.

流体工学部門からは,東京大学大学院工学研究科バイオエンジニアリング専攻教授東隆氏より,「超音波治療・診断融合システムの研究」と題して,治療超音波ビームの音響放射力に起因する生体組織の歪みを計測し,応力と歪みの関係から,熱凝固に伴う硬さの変化を推定して,治療域を可視化する研究について紹介された.

機械力学・計測制御部門からは,同志社大学理工学部機械システム工学科教授辻内伸好氏より,「運動解析のためのウエアラブル力センサシステムと医療分野への応用」と題して,開発されたウエアラブルな移動式床反力計の構造と計測原理について説明されるとともに,義足装着者のアラインメント調整のために開発された義足内蔵型6軸力覚センサ,片麻痺患者のリハビリに有効な床反力計内蔵スプリット型トレッドミルなど身体動作の評価に有効となる装置について紹介された.

医療機器に応用すれば非常に有用と考えられる研究成果が多数発表され,参加した医療機器企業,医学者の方々から注目を集め,今後企業とのマッチングが期待されている.

〔辻内 伸好 同志社大学

26・4 医療福祉機器に関する研究の動向

日本医工ものづくりコモンズの発足を受け,本会の窓口組織としての役目が大きい本推進会議であるが,推進会議単独でも活動を行っている.その代表的なものが,年次大会におけるOS「医工学テクノロジーによる医療福祉機器開発」である.本OSをみることで,医療福祉機器に関する研究の動向を読み取ることができる.

近年の特徴として,医療福祉のあらゆる場面において最先端の機械工学が導入され始めていることが挙げられる.つまり,術前の診断から治療,その後のリハビリや日常生活における支援技術,さらにはそれらの教育訓練システムの研究開発が進められているのである.また,当該分野における技術は,多くの技術をインテグレーションした研究開発が多かったが,それらの基礎研究として独自のデバイスの研究開発も進められ,機械工学としての幅が広くなってきている.

例えば,診断や治療については,マイクロ成形技術を応用した透析装置[1]や脳波計測器[2]の開発,パラメトリックスピーカを用いた角膜加振式眼圧計の開発[3],モジュール型集束超音波治療素子を用いた超音波ビーム制御[4]などがある.リハビリや日常生活における支援技術については,立位歩行支援システムの安全性に関する研究[5],油圧アシスト膝装具の開発[6]などがある.教育訓練システムについては,医療機器操作のための学習訓練支援システムの開発[7]などがある.

上述の研究をみてもわかるように,研究領域が診断,治療,リハビリ,生活支援,さらにはトレーニングと高齢者・有病者・障碍者を支援する機械や医師・理学療法士・看護師を支援する機械と幅広くなっているだけでなく,実際の患者を対象とした臨床研究のレベルに達しているものや企業と共同で行っているものなどそれぞれの研究が深化していることも確認できる.

医工連携を積極的に進めるためには,横断的な取り組みが重要となり,国内ではライフサポート学会・日本生活支援工学会と本会の共同主催で行っている学術講演会LIFE,生体医工学会,コンピュータ外科学会など,海外ではIEEE,EMBC,IFMBEなどにおいて多くの情報を収集することができる.これらの学会やさらに臨床系の学会との連携がさらに進み,ますます医工学の技術が進展していくものと考えられる.

〔白石 俊彦 横浜国立大学

26・4の文献

[ 1 ]
藤直也・眞田一平・伊藤昂・森田伸也・菅野義彦・三木則尚, 埋め込み型マイクロ透析装置の性能評価, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410202.
[ 2 ]
荒井都子・三木則尚, ポリマ製微小針ドライ電極を用いた有髪頭部における脳波計測, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410102.
[ 3 ]
大西一葵・有我祐一・増渕成彦, パラメトリックスピーカを用いた角膜加振式眼圧計の研究, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410201.
[ 4 ]
豊田晋伍・葭仲潔・竹内秀樹・東隆・佐々木明・高木周・水原和行・松本洋一郎, モジュール型集束超音波治療素子を用いた超音波ビーム制御, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410204.
[ 5 ]
前田健太郎・杉本旭, リハビリテーションにおける立位歩行支援システムの安全性について, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410302.
[ 6 ]
鈴木聡一郎・横川蘭真・小林寛和・星野洋平, スライド機構を有する油圧アシスト 膝装具の実験的検討, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410306.
[ 7 ]
金平蓮・川口和紀, 医療機器操作のための学習訓練支援システム, 日本機械学会2015年度年次大会DVD-ROM論文集,(2015-9), J2410404.

 

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