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機械工学年鑑2025

26.医工学テクノロジー

26.1 はじめに

日本機械学会医工学テクノロジー推進会議(以下,本会議)は「医工学と関連する日本機械学会内における各部門間の連携を強化した部門横断型とし,医療健康産業におけるニーズの把握に務めると共に,学問としてのポテンシャルをテクノロジーとして一層の推進をはかるための活動基盤」として2011年4月に設立された.また「日本医工ものつくりコモンズ」は,日本機械学会を含む12学協会により,医工連携に貢献できるものつ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で尽力されている医学者と共通な基盤で融合出来るプラットフォームとして2009年に設立された.(2025年4月現在,19の学協会団体と連携)コモンズと呼応して本会議が設立されていることから,本会議は日本医工ものつくりコモンズの日本機械学会における窓口ともなっている.

本年鑑ではまず日本医工ものつくりコモンズの活動を理事長の谷下一夫氏よりご紹介いただく.次に日本機械学会年次大会におけるOS「医工学テクノロジーによる医療福祉機器開発」,特別行事WS「循環器疾患の治療デバイス・治療法の進展と工学への期待」に関して,それぞれの開催をご担当頂いた甲斐義弘氏,高嶋一登氏より解説頂いた.特に特別行事WSに関しては日本循環器学会のご協力の下,医療側からのニーズやシーズの展開例を知る重要な場となっている.また,日本医工ものつくりコモンズとの連携のもとMedtec Japan 2024において展示を行い本会議のアピールを行った.

2024年度に,機械学会内外の医工学関連の連携を進めるため,本会議のもとに福祉工学協議会小委員会,ならびに日本循環器学会連携小委員会を立ち上げた.福祉工学協議会小委員会はライフサポート学会,日本生活支援工学会,機械学会の3学会合同で運営するLIFE(3学会連携シンポジウム)の機械学会側の窓口として機能する.また,日本循環器学会連携小委員会は機械学会年次大会での連携WSを企画運営する組織として機能する.

2025年2月にはあらたに学会横断テーマとして,「医療と工学の深化融合による健康・医療技術のさらなる発展を目指して」を立ち上げた.こちらは今後本会議との連携を深めつつ,医工学における機械学会の学会横断をさらに推進するきっかけとしていきたい.

〔葭仲 潔 産業技術総合研究所〕

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は,2009年に日本機械学会理事会にて提起された設立趣意書の基で,臨床医学分野と工学分野を繋ぐ医工連携のプラットフォームとして設立された.初代理事長の北島政樹先生(国際医療福祉大学名誉学長,ご専門は消化器外科)のリーダーシップにより,学会間で連携する事で,医と工が円滑に繋がり,コモンズ独自の医工連携活動が開始された.医工テクノロジー推進会議はコモンズに対する日本機械学会側の窓口として,当時副会長の藤江正克先生(早稲田大学名誉教授)のご尽力により設立された.即ち,医工テクノロジー推進会議は,臨床現場で有用な医療機器開発を実現できるために,臨床医学の価値を,機械工学分野に導入するという重要な役割を担っている.2024年度も,そのような観点から,これまでと同様に海外医療機器の最新動向勉強会,コモンズシンポジウム,WEBセミナー・WEBインタビュー,臨床医学の学会での医工連携出会いの広場などの集会事業の開催,出版事業として,コモンズ会誌第4号を発刊した.コモンズ会誌では,毎回医工テクノロジー推進会議からのお便りという記事が掲載されている.第4号では,副委員長の葭仲潔先生にご執筆頂いた.

26.2.2 海外医療機器の最新動向勉強会

国立国際医療研究センター(2025年4月から,国立健康危機管理研究機構内の国立国際医療センター)と提携して実施している勉強会を4回開催した.オルバヘルスケアホールディングス株式会社が発刊しているMedical Globeの記事から選ばれた課題に関して,専門の医師による解説やユーザビリティに関するコメント,特許庁からの知財,薬事の観点から議論するという内容で,正に医療機器開発の根幹に関わる内容となっている.2024年度では,12件の記事が紹介されたが,その内機械工学的要素のある記事は,3件であった.第1回から討論のために取り上げた記事と,紹介記事(討論無)を含めると184件になる.さらに,動画記録が保存されていて,文字起こしが出来た61件の記事(第13回以降)を整理してみると,循環器20件が多く,整形外科6件,神経内科5件,皮膚科4件,糖尿病4件,眼科4件,総合診療科4件,消化器外科3件などであった.毎回取り上げた記事は,色々な点から高い評価を受けているのだが,医師からは,意外な評価となっている.医師からの評価で,使いたい機器は,25件,問題有は25件,使えない機器は,11件であった.各回での討論記録を分析してみると,このような評価結果になった理由や臨床現場での状況が浮き彫りになり,さらなる改良改善や新たな開発のアイデアが湧いて来る.第13回以降の勉強会の詳細な議事録が公開されているので,参照されたい.

MINCの会「海外医療機器の最新動向勉強会」第25回(2023/3/1,オンラインでの開催)

MINCの会「海外医療機器の最新動向勉強会」第25回 2023/3/1 *オンラインでの開催

26.2.3 集会事業他

2024年度も臨床医学分野と連携する集会事業を多く実施した.日本心血管インターベンション治療学会では,医療機器開発セッションが開催され,全国から応募された候補者から,7名が選ばれ,開発内容が発表された.さらに,日本脈管学会学術総会では,後藤信哉大会長が「本格化する医工連携とビジネス展開」というシンポジウムが企画実施された.2024年4月に,東京ビッグサイトで開催された「Medtec Japan 2024」内のコモンズ医工連携出会いの広場で,機械学会医工テクノロジー推進会議をはじめとする20の団体に出展して頂き,学会,アカデミア,医療企業,ものづくり企業の方々が,熱心に意見交換をされた.

〔谷下 一夫 日本医工ものづくりコモンズ〕

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26.3 医療福祉機器に関する研究の動向

医工学テクノロジー推進会議が機械学会年次大会で企画しているオーガナイズドセッション「医工学テクノロジーによる医療福祉機器開発」は,本推進会議の設置趣旨に鑑み,機械工学の各分野で日々取り組まれている研究の成果を医療福祉の現場で活用可能な技術として還元するために必要となる分野横断的な議論を促進することを目的として開催されてきた.2024年度の年次大会においては,口頭発表4件・ポスター発表6件の発表を集め,活発な意見交換が行われた.これらの講演から読み取られる医療福祉機器に関する研究の動向について紹介する.

各講演では,ディープラーニングを用いたコンタクトレンズ表面の涙液層の破綻パターンの画像分類手法の開発(1),加圧定量噴霧式吸入器用マウスピースの薬剤吸入効果の検討(2),3D積層造形による歯科補綴クラスプの品質保証のための機械工学的アプローチ(3),移植医療のための機械灌流による臓器機能評価技術の検討(4),血管内治療におけるジャンピング現象の発生を事前に予測する手法の検討(5),超音波内視鏡下穿刺吸引法における検体採取量を決定する要因の検討(6),対側刺激が歪成分耳音響放射レベルに及ぼす影響(7),在宅で簡便にサルコペニア検査を行うための骨格筋評価システムの開発(8),寝たきり患者のQOL(Quality of Life)を向上させるための視線のみで遠隔操作可能なドローンシステムの開発(9),人の負担を軽減するアシストスーツのエネルギー消費と安全性を改善するための装置の開発(10)について報告された.以上のように,研究内容は多種多様であり,予防,検査,診断,治療,さらには患者のQOLの向上といった各フェーズに対する取り組みがなされていることがわかる.また,本オーガナイズドセッションでは,医学系研究者,病院,医療機器関連企業等との共同研究が多く,医工連携の成果が覗える.

今後,日本だけでなく世界的にも高齢化の進行が予測されており11),医療に対するニーズはますます増加するとともに多様化していくと考えられる.このようなニーズに的確に応えるためには,工学の知識だけでなく,現場の知識,医療・福祉の分野の知識が必須である.今後も工学者と医療関係者らが互いに密接に連携し,様々な医療ニーズに対応した医療福祉機器を開発していくことが期待される.

〔甲斐 義弘 東海大学〕

参考文献

(1) 岡本伸吾, 山口博之, 酒井利江子, VGG19の転移学習を用いたコンタクトレンズ表面の涙液層の画像分類, 日本機械学会年次大会 (2024), J241-01.

(2) 中川一人, 肥田不二夫, 伊藤玲子, 權寧博, pMDI (加圧定量噴霧式吸入器)用マウスピースの利用による薬剤吸入への影響, 日本機械学会年次大会 (2024), J241-02.

(3) 高野直樹, 歯科補綴クラスプの3D積層造形の臨床応用に向けた機械工学的アプローチ, 日本機械学会年次大会 (2024), J241-03.

(4) 小原弘道, 武藤聖, 岡澤友雅, 森泰輝, 髙島光央, 古川雅文, 寺口博也, 石井大介, 中條哲也, 金子太樹, 暮地本宙己, 李小康, 阪本靖介, 松野直徒, 移植医療のための機械灌流による臓器機能評価技術, 日本機械学会年次大会 (2024), J241-04.

(5) 小林健悟, 高嶋一登, 当麻直樹, 森浩二, 血管内治療におけるジャンピング現象の定量的評価, 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-01.

(6) 遠藤颯, 土井晋平, 榊原潤, 今村彩乃, 超音波内視鏡下穿刺吸引法の検体採取に関する研究, 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-02.

(7) 原佑太, 李信英, 小池卓二, 対側刺激がDPOAEレベルに及ぼす影響, 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-03.

(8) 新谷颯生, 横田紘季, 超音波動画像におけるU-Netを用いた骨格筋立体表示システムの開発, 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-04.

(9) 謝赫, 李徳智, 王嘉イ, 甲斐義弘, 視線のみで100g以下のドローンを操作できるシステム (着陸補助機能の検討), 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-05.

(10) 薄井隆法, 毛利慶太郎, 甲斐義弘, エネルギー消費と安全性を考慮した肘関節アシストスーツ用メカニカルブレーキの開発 (周波数応答解析と実験), 日本機械学会年次大会 (2024), J241p-06.

(11) World Population Prospects 2024, United Nations

https://population.un.org/wpp/ (参照日2025年4月12日)

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26.4 日本循環器学会・日本機械学会合同ワークショップ

日本機械学会2024年度年次大会(愛媛大学)において,日本循環器学会と日本機械学会の合同ワークショップ「循環器疾患の治療デバイス・治療法の進展と工学への期待」を開催させていただいた.日本循環器学会から,岡山大学の中村一文先生に「心筋の硬さを探る」(1),愛媛大学の清家史靖先生に,「流体工学を利用した冠動脈内流れ,留置大動脈弁の解析を通して医工連携を考える」というタイトルでご講演をいただいた.座長は小生が務めた.

岡山大学の中村一文先生からは,収縮力が保たれているにもかかわらず,心不全症状を呈する「拡張不全」に関して,日本大学工学部の片岡則之先生などと行ってこられた医工連携研究についてご紹介していただいた.まず,持続性β受容体刺激による心肥大モデルラットの心筋細胞を原子間力顕微鏡で測定することで,肥大心において横軸方向の心筋スティフネスが増大した結果をご説明いただいた.また,肝硬変の診断など肝臓領域では既に臨床応用されているShear wave elastographyを心臓領域に応用し,弾性などの心筋性状が評価でき,今後の新たな手法となる可能性を示された.ご講演では,基礎的な背景から丁寧にご説明いただき,専門外の工学研究者にも分かりやすく,参加者の多くから大変好評だった.また,ミクロなスケールからマクロなスケールにわたって,さまざまな視点から,「心筋の硬さを探る」内容で,非常に興味深く拝聴した.

愛媛大学の清家史靖先生からは,ご自身が10年間にわたって,愛媛大学理工学研究科の保田和則先生などと行ってこられたさまざまな医工連携研究について,ご紹介していただいた.医工連携研究の例として,清家先生は,血管狭窄部前後の圧力損失を正確に短時間で計算し,狭窄の重症度を容易に判断できる手法を開発し,狭窄部の血管形状を光干渉断層法(OCT)や血管内超音波法(IVUS)で計測するだけで,狭窄部を拡張するカテーテル治療を施すべきかどうかの的確な判断が可能なことを示された2,3).その他にも,血管の狭窄部が2か所連続して存在するときのFlow separation,ステント不完全拡張による血栓発生の原因究明,大動脈弁(TAVI)留置時の弁口面積が同じでも形状によって差があることなどもご説明いただいた.最後に10年間医工連携を続けて思うことをお話しいただいた.工学研究者の話は外国人との会話より,理解しづらく感じ,流体工学について理解するために最初は1年半にわたって,実際に大学で講義を受け,工学研究者に歩み寄ったという熱心な姿勢には頭が下がる思いであった.また,清家先生には,バイオエンジニアリング部門,スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス部門合同同好会にもご参加いただき,情報交換を行っていただいた.

行事の少ない年次大会初日の日曜の開催であったが,43名と多くの皆様にご参加いただき,活発な質疑があった.この場をお借りして,講演者の先生方,会場に足を運んでいただいた多くの皆様に心から謝意を表したい.

〔高嶋 一登 九州工業大学〕

参考文献

(1) 中村一文, 高谷陽一, 中山理絵, 網岡尚史, 湯浅慎介, 清水壽一郎, 片岡則之,  心筋の硬さを探る, 日本機械学会年次大会(2024), W241-1.

(2) Seike, F., Uetani, T., Nishimura, K., Kawakami, H., Higashi, H., Aono, J., Nagai, T., Inoue, K., Suzuki, J., Kawakami, H., Okura, T., Yasuda, K., Higaki, J. and Ikeda, S., Intracoronary optical coherence tomography-derived virtual fractional flow reserve for the assessment of coronary artery disease, American Journal of Cardiology, Vol.120, Issue 10 (2017), pp.1772–1779.

(3) Seike, F., Uetani, T., Nishimura, K., Kawakami, H., Higashi, H., Fujii, A., Aono, J., Nagai, T., Inoue, K., Suzuki, J., Inaba, S., Okura, T., Yasuda, K., Higaki, J. and Ikeda, S., Intravascular ultrasound-derived virtual fractional flow reserve for the assessment of myocardial ischemia, Circulation Journal, Vol.82, No.3 (2018), pp. 815–823.

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