医療機器研究G_健康医工学研究部門

医療機器研究グループ

医療機器の高度化・簡便化・自動化に資する基盤技術・応用技術の研究開発を通して、「ユニバーサルメディカルアクセスの実現」を目指します。

医療機器グループ

当研究グループは
・「非侵襲診断」超音波、MRI等
・「低侵襲治療」エネルギー治療・ロボット技術・生体力学
・「評価技術・標準化」有効性・安全性・使い勝手
等をコアとして、、「ユニバーサルメディカルアクセス」の実現を目指し、医療機器の高度化・自動化・簡便化に資する基盤技術・応用技術の研究開発等を行い、それらの迅速な薬機法承認・上市・社会実装に貢献します。

ユニバーサルメディカルアクセスとは

医療・介護者のスキルの多寡にかかわらず、誰もが不安無く質の高い医療・介護を提供できる。また、住む場所に関わらず、災害・緊急時でも、必要十分な医療・介護にアクセスできる。さらには誰もが役割を担うことができるなどの、究極の医療アクセシビリティの事を指します。

「未来イノベーションWG(2019)中間とりまとめ」より

研究紹介

針を使う極小侵襲デバイス

針穿刺は小さな傷で、簡便、安価に薬液を体内に入れたり、血液や組織を採取したりできるため、最も広く頻繁に行われる手技です。しかし、体内深部への穿刺においては、針先端が血管等に到達したかが分かり難く、安全で正確な針穿刺には熟練が必要です。そこで、本研究では針が組織を貫通するときの手応えに着目し、その手応えを分かり易く使用者に提示することで、正確な注射を助ける穿刺補助機器を開発しました。

超音波医療応用研究開発プラットフォーム

素子の駆動に必要な小型アンプ、88ch小型位相制御ユニットの設計，ならびに治療部位に特化した素子配置の検討，超小型モジュールトランスデューサ形状デザインなどを行い，誰もが簡単に扱える超音波医療応用を加速する研究開発プラットフォームの構築に取り組んでいます．同時に超音波トランスデューサ評価系の構築，さらには超音波造影剤など薬剤を併用したコンビネーション医療における，超音波エネルギー照射シーケンスの効果検証等も行っています．

病理検体切出し作業の自動化に向けたがん認識AIの開発

病理医不足と病理診断件数増加により、病理診断の迅速化と省力化が求められています。病理診断プロセスにおいて、摘出検体から診断に必要な部分を切出す作業は手作業で行われていますが、本研究では切出し作業の自動化による効率改善を試みました。大腸がんを対象とし、腫瘍領域を予測する深層学習モデルを作成しています。

核磁気共鳴画像法

核磁気共鳴画像法（MRI）は、主に生体内の水素原子核の磁気共鳴現象（磁場の中で原子核が特定の周波数の電磁波と共鳴する現象）を画像にしています。 MRIの磁場の印加方法を変えることで生体内の水分子拡散の大きさや方向を観測できます。水分子拡散を利用して、脳の微細構造の大きさを捉える新しい画像診断の開発（左図）や、病気において脳のネットワーク（神経の繋がり）の異常がどのように症状として現れてくるかを調べています。

医療センシングの自動化プラットフォーム

磁性粒子の非侵襲測定・可視化技術

超音波ガイド穿刺型分子イメージング

in silico / in vitro 評価

古典的な医薬品・医療機器の評価では、動物実験を経てヒト臨床（治験）が行われてきました。長期間にわたる多額の費用を要するこれらの実験は、資本力の弱い企業には実施困難でした。経験と統計学に頼る帰納的な方法で、必ずしも合理的と言えないだけでなく、倫理上の問題を避けて通れないものでした。動物実験や治験は、極論すれば必要悪でした。
私たちは、動物実験と治験を廃絶したいと夢見ています。倫理の観点だけでなく経済合理性・産業競争力の観点からも、レギュラトリーサイエンスの究極の目標と考えます。
しかし現実には動物実験と治験を一気に廃絶することはできません。その第一歩として、計算シミュレーションを活用した医療機器評価＝インシリコ(in silico)評価が始まっています。私たちは生体力学、生体光学、熱力学、流体力学、音場計算などの物理シミュレーションの研究を行ってきました。これに生体内での化学平衡や生理現象を加えたシステム生物学を加えた研究を展開しています。また、こうした計算と検証に欠かせないツールの普及と、in silico評価のガイドライン（手引き）の策定、計算では扱いにくいヒューマンファクタの人間工学実験（＝治験に依らない実験）手法の普及にも努めていきます。
また、in silico評価に欠かせないのが適切な「検証」です。検証もin vitro実験などの代替実験の手法により迅速化する事を目指しています。