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機械工学年鑑2019
-機械工学の最新動向-

26. 医工学テクノロジー

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章内目次

26.1 はじめに
26.2 ものづくりコモンズ
 26.2.1 概況/26.2.2 医療現場との交流
26.3 医療福祉機器に関する研究の動向
26.4 医工学ベンチャーワークショップ

 


26.1 はじめに

 超高齢社会を迎えた日本においては,健康寿命の延伸に向けて,医療費や医療従事者に対する負担を増やすことなく,疾患の早期発見・早期治療を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」(以下,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年より材料力学部門,熱工学部門,マイクロ・ナノ工学部門,2014年より機素潤滑設計部門も加わり,2016年と2019年にはそれぞれ3年間の設置期間延長が認められ,その活動の規模を広げている.このような経緯を考慮して,「ものづくりコモンズ」の設立・維持に大きく貢献し,この分野全体を牽引してきた谷下一夫氏に,本推進会議の直接的な活動に加えて,広く医工連携に関係した事柄についてご説明頂いた(26.2に詳細記述).また,本推進会議の代表的活動として,年次大会におけるオーガナイズドセッション(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(26.3に記述).さらに,2018年度は,年次大会にて「ものづくりコモンズ」との連携のもと,本推進会議を構成する10部門との合同ワークショップ「医工学ベンチャーを立ち上げた人,中の人,サポートしてる人~就活学生,起業を目指す人へのメッセージ~」を開催した.この内容については,葭仲潔氏にその概要の説明をして頂いた(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.

〔陳 献 山口大学〕

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26.2 ものづくりコモンズ

26.2.1 概況

 日本医療研究開発機構(AMED)が平成27年4月に設立されて,4年目になり,医工連携を基盤とする医療機器開発が加速している.国レベルのみならず,地方自治体における医療機器開発を支援する動きが活発化しており,ものづくり企業が新しい分野としての「医療」への参画を積極的な取り組みが目立っている.東京都医工連携HUB機構によるクラスター研究会では,医療現場の状況をものづくり工学側に情報共有する場を複数回提供して,多くのものづくり企業が参加されて,共同開発の可能性を模索している.さらに注目すべきは,製販ドリブン開発モデルによる展示会の開催である.医療機器を販売するためには,製造販売業の業許可を得た企業が,品質保証などの全面的な責任を担う仕組みになっている.そのため,製造販売業の方々は,医療分野の詳細な知識と情報を把握していると同時に,モノづくりにも精通しているので,医療現場とものづくり現場との仲介者となって,共同開発コンソーシアムを立ち上げる事が出来る.そのような開発モデルを製販ドリブン開発モデル(柏野聡彦氏による発案)と言われており,全国のものづくり中小企業が医療分野への円滑な参画が可能になる仕組みとなっている.具体的には,製造販売業が集積している東京の本郷に全国のものづくり企業が集まって,技術シーズの展示を行い,本郷地区の製造販売業とのマッチングを実現する「本郷展示会」が活発に開催されている.2018年に開催された本郷展示会では,長野県,山梨県,東大阪,福井県,鳥取県,北海道,群馬県などの地域のものづくり企業が本郷展示会で,ブース展示を行い,多くの開発チームが生まれている.今後このような産産連携に,学が参加する事が期待されており,意義のある産学連携の体制が,本郷展示会のような場で生まれる可能性があり,今後の動向が注目される.

26.2.2 医療現場との交流

 医療現場で有用な医療機器の開発は,医療現場のニーズに基づくべきと考えられており,医療者との交流によって,医療現場のニーズを把握する機会が増えている.優れた医療機器は,開発の出発点から最終的な製品化の段階まで,医療者との持続的継続的協働作業が必要となるが,まず開発のパートナーとなる医療者との出会いの機会がこれまで限られていた.そこで,臨床医学の学会が,臨床医学の大会の場で,技術シーズの展示を行う事によって,自然発生的に医療者とものづくり工学者との出会いが可能になるのではという考えを発案されて,2012年に開催された日本内視鏡外科学会大会の場で,医工連携出会いの広場が初めて開催された.このイベントは,盛況理に終わり,内視鏡外科学会では毎年の定例行事となり,今でも継続している.内視鏡外科学会の医工連携イベントを他の臨床の医学会が取り入れ始め,日本膝関節鏡スポーツ整形外科学会,日本骨折治療学会,日本整形外科学会,日本泌尿器内視鏡学会などで,医工連携イベントが開催されている.例えば,日本膝関節鏡スポーツ整形外科学会では,展示会場の一部が医工連携イベントの会場に割り当てられ,ミニセミナーと技術シーズ展示が行われ,参加している医療者の方々が展示ブースを訪れ,開発相談をされている.このように,臨床医学会の大会の場での医工連携イベントが急増しており,医療者の開発に対する関心が高まっている.いよいよ本格的な医工連携の時代になってきたのでは思われる.

〔谷下 一夫 早稲田大学〕

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26.3 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など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,肺がん切除術後の肺機能を評価する呼吸器シミュレータの開発(1),放射線治療に向けた肺腫瘍呼吸性移動の位置予測モデルの構築(2),転倒予防のための立位バランス安定能力の計測評価(3),マイクロバブル炭酸浴による気力回復(4),連成非線形振動子を用いたてんかん波焦点とその周辺脳波との関係性の解析(5)などがある.また,超音波を利用したものも多くみられ,例えば,患部追従超音波プローブを用いた次世代型生体画像モニタリング装置の開発(6),超音波による関節軟骨の変性評価(7),コントラストソースインバージョン法を用いたリングトランスデューサー超音波CTの開発(8),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(9)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〕

参考文献

(1)蒋飛・陳献・上田和弘・大木順司,肺がん切除術後の肺機能を評価する呼吸器シミュレータの開発,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410101

(2)藤井文武・樫部直人・椎木健裕,放射線治療に向けた肺腫瘍呼吸性移動の位置予測モデルの構築について,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410102

(3)大宮弘之・江鐘偉・森田実,転倒予防のための立位バランス安定能力の計測と評価に関する研究,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410202

(4)成田洸杜・酒井駿・長谷川裕晃・増田豊,マイクロバブル炭酸浴による気力回復,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410203

(5)上原賢祐・小川朋美・齊藤俊,連成非線形振動子を用いたてんかん波焦点とその周辺脳波との関係性の解析,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410204

(6)江浦史生・佐々木雄大・相澤理佳・近藤亮祐・冨田恭平・小泉憲裕,患部追従超音波プローブを用いた次世代型生体画像モニタリング装置の開発(第2報),日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410103

(7)古賀万丈・森浩二・齊藤俊・門脇弘子・中川泰彰,超音波による関節軟骨の変性評価に皮膚の音響学的特性が及ぼす影響,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410104

(8)林宏翔・中村弘文・東隆・高木周,コントラストソースインバージョン法を用いたリングトランスデューサー超音波CT の開発:データ処理・実験結果,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410105

(9)有我祐一・飯島俊裕,摘出豚眼を用いた角膜加振型眼圧計用試験体の眼圧再現精度の評価,日本機械学会2018年度年次大会DVD-ROM論文集,(2018-9),DOI; 10.1299/jsmemecj.2018.J2410201

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26.4 医工学ベンチャーワークショップ

 2018年度年次大会(関西大学)にて,日本医工ものづくりコモンズとの連携のもと,本推進会議を構成する10部門の合同企画としてワークショップを開催した.医工学分野における近年のベンチャー企業等の活動が活発化している状況を踏まえ,ベンチャーに携わる方々の生の声を本WS参加者へ届け,特に就職活動の中でベンチャーへの就職を考えている学生や,ベンチャーの起業,あるいはそのサポートを考えている方々への一助になればという思いから企画したものである.

 ワークショップは「医工学ベンチャーを立ち上げた人,中の人,サポートしてる人~就活学生,起業を目指す人へのメッセージ~」と題し,実際に医工学ベンチャーを立ち上げた1名,医工学ベンチャー企業でエンジニアとして働いている若手1名,企業を工学でサポートするベンチャーを立ち上げた1名,官としてのサポート側から1名の計4名を講師とし,それぞれの立場から,ベンチャーにおける様々な思いや現状を講演いただいた.

 はじめに,イービーエム株式会社の朴栄光代表取締役から,「医師らとともに医療現場で創り続ける人生:手術訓練シミュレータ開発という仕事」と題し,2006年に大学発学生ものづくりベンチャーとして創業してから今日に至るまでのご経験と後進に対するメッセージを頂いた.心臓外科手術の血管吻合手術シミュレータを15年前に構想し,そのコンセプトを医師の役に立てるところまで持ってこられたという言葉が印象的であった.消耗品部分である血管のデザインやCFDによる仮想解析,練習・指導方法の標準化,トレーニング環境など単にものづくりだけにとどまらず,評価を含めた制度設計までトータルに実現しているところが,まさに次世代のソリューションデザイン(ことづくり)を具現化しているように思えた.また,大学でどのような教育を行えば講師のようなものや人を動かせる人材育成が出来るか?の質問に対しては,起業については100人が100人適しているわけではないと諭しつつも,大学での指導教員の自由にやってみろという度量と器が自身を育ててくれたというのが非常に興味深かった.また,Ph.D.として医師とエンジニアの考えを言語化することによって,その思考を汎用化し,医師側の気づきを促すことが医工連携の一番重要なところという言葉も非常に印象的であった.

 次に「医療機器開発ベンチャーで働くという選択:乳がん検診のパラダイムシフトを目指して」という題で株式会社Lily MedTechの中村弘文氏から医療系ベンチャーへの社員として転職について語っていただいた.まず,会社の紹介があり設立2年半で17名ほどの会社であること,乳がんの状況として死亡者と罹患者双方が増加傾向にあること,従来の超音波診断と比較して画像品質の術者スキル依存性が無い優れた特徴などが紹介された.また,ベンチャーで働く選択肢のメリットとして,会社の成長を肌で感じられること,経験やスキルが次のステップに役に立つこと,自分のやりたいことだけではなく,自分のできる事や組織から求められることがおのずと分かるようになった,という話が印象的で,最終的には個人のモチベーションが一番重要であることが語られた.

 次に,「イノベーションの本質〜技術者がイノベーションを起こすために必要な考え方〜」と題してVISITS Technologies Inc.の松本勝CEOが登壇し,AIは過去の事象をもとに未来を想定するのは得意だが,過去に経験(存在)したことのない事象の未来を予測することは不得意だという持論を展開され,そのためにヒトの能力である目利き力をスコア化し,未来予測に活かす手法論をテクノロジーで実装するベンチャーを立ち上げられた経緯を語られた.イノベーションにおいては,従来の市場調査ではそもそも存在しないものを調査はできないというジレンマがあり,人が使いたいという欲求を分析することが重要であるという言葉が非常に印象的であった.また,賛成する人がほとんどいないが目利きの人だけが見えているモノの中にイノベーションは存在し,そのイノベーションはニーズ空間とシーズ空間の重なりにあることから,ニーズとシーズを5W1Hで組み合わせて,新たな目的(課題)とそれを解決する方法(ソリューション)がセットになることによってイノベーションが生み出されることが解説された.

 次に,「経済産業省における医療機器産業政策について」と題して,経済産業省医療福祉機器産業室の葭仲 潔から医療機器を取り巻く国内外の状況や,経産省での産業政策について紹介がされた.会場からの意見として,国として投資するテーマを柔軟かつチャレンジングに行えるよう,プロジェクトマネージャーにテーマ選定を一任するようなインテリジェンス機能の実装について提案があった.

 最後に学会への期待という質問に対しては,開発の上流工程設計をできる人材の供給や,企業と学生のマッチング,ベンチャーの技術が本物かどうかの評価,また,学会でオーソライズされたテーマを提案し,また,それらの適切な事後評価をするためのKPIをぜひ学会から提案してほしいという要望があった.

 ベンチャー含め産業界とアカデミア,また社会との懸け橋としての学会の在り方を,今一度熟考する必要性を感じた意義深いWSであった.

〔葭仲 潔 産業技術総合研究所〕

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