キャンパス情報
Direction to Our Campuses

医工学研究科は、東北大学の3つのキャンパスで研究・教育を行っています。
至泉中央
北山

北仙台
北仙台

東北福祉大前東北大学国際交流会館

国見

北線
地下鉄南
仙台市営

至 山形

星陵キャンパス

東照宮
JR

至 青森

仙山

線

北四番丁

JR東北本線

幹線

JR東北新

広瀬川
勾当台公園

陸前原町

禅寺通

定
宮城県美術館

広瀬通 青葉通国際センター
一番町
大町西公園
川内キャンパス
仙台国際センター

青葉通

仙台市博物館

青葉山キャンパス

至 石巻

広瀬通
JR仙台駅

川内

青葉山

石線

JR仙

宮城野原

あおば通

仙台

仙台
西口バスプール宮城野通榴ヶ岡片平キャンパス

仙台城址（青葉城址）

仙台市営地

五橋

下鉄東西線

連坊

瑞鳳殿

薬師堂

愛宕橋

八木山動物公園

至 東京

至 富沢

八木山動物公園

医工学研究科青葉山キャンパス 〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6●仙台市営地下鉄東西線
青葉山駅下車東北大学大学院

南1番出口から徒歩10分

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

星陵キャンパス 〒980-8575 仙台市青葉区星陵町2-1●仙台市営地下鉄南北線●仙台市営バス
東北大学病院前下車

徒歩1分

交通局東北大学病院前下車

北四番丁駅下車

北2番出口から徒歩15分

徒歩4分

計測・診断医工学 Biomedical Measurements and Diagnostics
治療医工学 Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment
生体機械システム医工学 Biomechanical Engineering

片平キャンパス 〒980-8577 仙台市青葉区片平2-1-1
東北大正門前下車

生体再生医工学 Regenerative and Biomedical Engineering●仙台市営地下鉄東西線●仙台市営バス
徒歩2分

青葉通一番町駅下車

南1番出口から徒歩10分●仙台市営地下鉄南北線●JR
仙台駅西口より徒歩15分

五橋駅下車

北2・北4番出口から徒歩10分

社会医工学 Biomedical Engineering for Health and Welfare
医療機器創生医工学 Medical Device Innovation
生体流動システム医工学 Biofluids Control System

東北大学大学院医工学研究科〒980-8579 仙台市青葉区荒巻字青葉6-6-12

URL https://www.bme.tohoku.ac.jp/

Graduate School of Biomedical Engineering
Tohoku University
6-6-12, Aoba, Aramaki, Aoba-ku,
Sendai 980-8579, Japan
https://www.bme.tohoku.ac.jp/
2022.4改訂版

人工臓器医工学 Artificial Organs
生体材料学 Medical Materials
生体システム制御医工学 Biomedical System Control Engineering
生体情報システム学 Biomedical Information Systems

医学と工学の融合で革新的な未来へ

技術の力をもって未来の医療をデザインする
東北大学の医工学新世紀
Designing
futurehealth care
New Century
of Biomedical
Engineeringat Tohoku
University
throughcuttingedge technology

Fusion of medicine and engineering for an innovative future
CONTENTS
研究科長挨拶

Message from the Dean1

医工学研究科の理念

2

教育目標

3

教育内容

4

研究領域

12

Our Vision at the Graduate School of Biomedical Engineering

Policy and Philosophy

Education

Divisions

計測・診断医工学

Biomedical Measurements and Diagnostics

12

治療医工学

15

生体機械システム医工学

19

生体再生医工学

22

社会医工学

25

医療機器創生医工学

28

生体流動システム医工学

31

人工臓器医工学

33

生体材料学

34

生体システム制御医工学

36

生体情報システム学

38

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

Biomechanical Engineering

Regenerative and Biomedical Engineering

Biomedical Engineering for Health and Welfare

Medical Device Innovation

Biofluids Control System

Artificial Organs

Medical Materials

Biomedical System Control Engineering

Biomedical Information Systems

研究者索引

40

研究センター

42

修了後の進路44

Researchers Index

Research Center

Career Options for Graduates

東北大学の医工連携の1ページに出てくる高聲聴診器
病院では脳や関節に問題があればMRI検査、
食道や胃に問（マグノスコープ）。今風にいえば、電子聴診器＋スピーカー
題があればファイバースコープ（内視鏡）検査、胆石があればで多くの医学生に同時に心音・呼吸音を聴いてもらうため
内視鏡手術、股関節に障害があれば人工関節の置換術が行の装置です。これは、医学部小児科の佐藤彰教授と工学部われます。今では当たり前の検査や治療も50年前はほとんど
電気工学科の抜山平一教授の医工連携で開発され、昭和実用化されていませんでした。当時画期的だった医療技術は4年（1929年）発行の醫科器械學雑誌第6巻に掲載されま物理学・化学・生物学など様々な領域の新しい研究成果を背景した。マグノスコープ完成までには数年を要したでしょうに工学と医学の連携によって実用化されてきました。
し、この雑誌の発行元である日本医療機器学会は大正12年
東北大学では古くから工学と医学などの連携により現在の（1923年）に設立されたので、東北大学の、あるいは日本
医療機器の基盤技術の研究開発が行われてきたため、この領の医工連携が始まってから100年が経過し、今まさに次の域に多くの研究者がいました。
2008年には日本で初めてそ100年を迎えようとしていることになります。

のような研究者を集約して医工学研究科を発足させ、一丸と「虎穴に入らずんば虎子を得ず」私は医工連携成功の秘訣
なって工学の力をもって保健医療を変革する研究教育体制をはここにあると思っています。1960年代に世界初の超音波心臓断層図を開発し、私の師匠でもある抗酸菌病研究所整えました。
医工学研究科では以下の4つの強みを持つ人材（現在の加齢医学研究所）の田中元直名誉教授は「毎日、片育成を目指しています。広く人間の健康を支える基盤技術か
平丁（電気通信研究所）の菊地喜充教授のところに通って研ら実用化まで一連のステージを理解し、その中でしっかり自分究した」とおっしゃっていました。本や論文で得る知識だの専門分野を確立すること、専門外のエキスパートたちとのけでなく、その場の空気から得られる知識が本質的な理解
コミュニケーションがとれること、保健医療の場で新しい価値につながるという意味でしょうか。
を創造するデザイン思考を有すること、事業化が社会に研究
医工学研究科ではこのポリシーを現代風にアレンジし、成果を届ける重要なプロセスであることを理解することです。
さらにスタンフォードバイオデザインからもインスピレー
設立から11年が経過し、悪性腫瘍が転移したリンパ節の薬剤
ションを得て、工学部出身の学生を病院に送り込み、臨床効果を高める治療手段、欠損した骨の融合を促進する補填材
ニーズを肌で感じながら課題探索する医療機器開発実習を料、母体表面から胎児の心電図を安全に計測する方法など革行っています。また、多くの医師をはじめとした医療従事
新的な医療技術の実用化を実現してきました。
これまでにな者を工学系研究室に引き入れ、様々な医工学研究を行ってい新しい歯科治療技術の実用化も間近です。
高度半導体技います。
術を利用した医療機器高機能化開発基盤も整備されました。
コロナ禍において、オンライン授業、テレワークなど新次の10年、20年にどのようなことが起こるでしょうか？
しいワークスタイルが生まれてきました。かつての飲み会
新しい感染症や災害への対応、長寿社会のあり方、
なによりもでの他愛のない話から始まる共同研究の機会が減ったことは、私の世代にとってやや寂しいことですが、その代わりに人類が限られた資源を有する地球上にあってどのように幸福オンラインツールを駆使することで、バーチャルに「虎穴にな社会を作ることができるのか、課題へのチャレンジは冒険と入る」ことができるような時代になりました。次の100年
いっても過言ではありません。材料科学、情報通信技術、生命
は、
物理的な距離という限界を超えて、多くの国々の多くの科学の進歩により人の行動から生命のメカニズムに至るまで
人々と密接なコミュニケーションをとることで、学際的・国多くの情報を収集することができるようになりました。
しかし

際的な医工連携をより一層深めていくことが求められます。
まだそれらを理解し活用するにはたくさんの課題を解決する
医工学研究科は、単に「医」と「工」が融合するだけで必要があります。未来の健康社会とそれを支える新しい保健はなく、「医」と「工」が大きな化学反応を起こし、医工
医療をデザインし、そのために大学でしかできない新たな価学を中心とした学際領域を発展させることを理念としてい値を生み出す研究を強力に推進する必要があります。世の中ます。そして、医工学研究や医療機器の開発だけではなく、を変える力がある最新の研究成果にあふれている東北大学
健康の概念を変え人間の生活をより豊かにすることを目指
で、既成の枠組にとらわれない研究を志す学生の皆さん、若しています。学生の皆さん、医療従事者の皆さん、そして手の研究者、
若くなくても意欲あふれる方は是非一緒に挑戦
企業の皆さん、私たち医工学研究科と一緒に次の100年をしていきませんか？
創っていきませんか？


研究科長
研究科長

西條
永富 芳文
良一

Magnoscope,stethoscope
andinspeakerforWhen
I started the
my electricalclinical career
as a trainee
Sendai City
training ofis introducedimaging
in the firstpageof
Hospital,
wemedical
had no students,
access to sophisticateddevicessuch

theMRI.
historyof medical-engineeringat TohokuasEmergency
lab tests were only collaboration
limited to a narrow
range
University.
It wasby enoughthe collaboration
betweenofblood tests.
I haddeveloped
to be patient
to be waiting
for the

Professor
AkiratheSATO
offor
Pediatrics
inresults
assuming
best atandthethe Department
worst scenarios
the patients.

Medicine and Professor Heiichi NUKIYAMA at the Department
of Electrical Engineering. The result was published in the
6th volume of the Japan Journal of Medical Device indiseases have dramatically improved not only because of skilled
1929. It might have required for several years to develop
surgeons and the development of new drugs. The introduction of
the Magnoscopee and the Japanese Society of Medical
emerging technologies through engineering has been making a
Instrumentation was found in 1923. Thus approximately 100
significant and remarkable contribution to diagnostic andyears have passed since the start of medical-engineering
therapeutic procedures we often experience in clinics andcollaboration and we are now entering the next 100 years.
hospitals.
“You will not get the tiger cub without entering the tiger's
Graduate School of Biomedical Engineering Tohoku University
den.” is the secret of success of the medical-engineering
was established in 2008 as the first biomedical engineeringcollaboration. Emeritus Professor Motonao TANAKA, who
graduate program to promote both education and sciencedeveloped worild’s first ultrasound tomogram of the heart
confronting future healthcare issues through advanced
and also has been also my life-long mentor, always said to me
technologies.
beenatable
to launchseveral KIKUCHI’s
innovative“I conducted We
my have
research
Professor
Yoshimitsu
medicaldevices
the establishment.
programensureslab locatedin atsince
Katahira
campus.” The The
essentialknowledge
students
to
be
in
touch
with
cuttingedge
technologies
forhealthisn’t acquired by reading books but is acquired throughthecareinnovation.
Youngscientists
will
have
rich
experiencesincircumstance.
healthcarebyinnovation
opportunities
join exciting
projects.
Inspired
Stanfordand
Biodesign,
our toGraduate
SchoolofWewill provide
and offer
opportunities
collaborate
with
Biomedical
Engineeringmodernized
the topolicyand started
variousinternationallyprominentindepartments
units covering
problemsearching learning
training ofand
medicaldeviceclinical,biomedical,
material,
mechanical,
innovation,in which pharmaceutical,
engineering students
visitedhospitalelectronics,
electrical,
information,
quantumsciences,and more.
to find unmet
clinicalneeds. Various
medicalengineeringThe
entrepreneurshipprograms
and businessincubation
collaborative
studies arebeing conductedby invitationofprograms
will support toinnovative
projects
medical professionals
engineeringlabs.to be implemented intheglobalcommunitypandemic,
through ournew
globalnetworks
of biomedical
In thecoronavirus
workingstylessuch asonline class or telework have been on the rise. Although theengineering.
opportunitiesof Tohoku
informalarea
communications
drinking
parties
Locatedin theof Japan, wein havesignificant
decreased,in“enteringtiger'sden”
becomeseasierbyadvantages
that we arethein themiddleof thesuper-agedsocietymakinguse of online
tools. The
In thefact
nextthat
100weyears,
witha fulldecreasing
population.
havecloseancommunication
with various
peoplein oftheourvariousincomparable
super-agedsocietyis onegreat countries,
successes
exceedingtheof healthgeographicaldistance,
is requiredandvictory ofthelimit
publicand healthcare
systemsof Japan.
for interdisciplinary
medical-engineering
Our
progress, however,and
hasinternational
been casting new
critical issues. We
collaboration.
have
to find out how centenarians could enjoy their lives in the
The philosophyof gonethe Graduate
School naturalof Biomedical
community.
We havethrough enormous
disasters
Engineering
is
not
the
fusionof
medicineandand are still suffering climate changes. Our culturalengineering
background
butJapanthe chemical
betweenmedicineof
had beenreaction
a great help
to stay
resilient,and
but engineering
not all of us
to develop
engineeringareaware ofbiomedical
the strength.
How can as
wethe
be interdisciplinary
sustainable andarea ofhappiness?
science. Our
activity
limitedresearch
ensure
The clues
willisbenot
a guideto inthethewholeworld.
on biomedical engineering or development of the medical
We welcome international students and scientists to join us indevices. Our vision is to revolutionize the concept of health inand design and create innovative healthcare through biomedicalorder to enrich the society.
engineering for the future society where all of us could live
Students, medical professionals and companies, let’s create
happily! We need you!
next 100 years with us!
Clinical outcomes of patients with various diseases, including
cancer, cardiovascular diseases, and musculoskeletal injuries and

Dean
RyoichiNagatomi
Dean
Yoshifumi
Saijo

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University1

医工学研究科の理念

教育目標

医工学研究科の理念

教育目的と目標

Our Vision at the Graduate School of Biomedical Engineering

Aim and objective of our graduate school

医工学は、数学、物理学、化学などを学術基盤としこれBiomedical engineering is an education and research

医学と工学の融合領域における広い視野と深い知識

Our aim is to educate researchers and engineers who haveを総合した工学によって医学・生物学を革新する教育・研

discipline that seeks to bring innovation to the conventionalを基本としつつ、豊かな社会の実現を目指し、自ら考えてcreativity, strong research skills, and expert knowledge in

Our Vision at the Graduate School of Biomedical Engineering

究の学問領域である。医工学においては、工学の基礎理

Policy and Philosophy

fields of medicine and biology through an engineering
perspective predicated on mathematics, physics and研究を遂行し、医療・福祉における科学技術の発展と革the integrated field of biomedical engineering. These
researchers and engineers will pursue their own researchchemistry. Biomedical engineering marries engineering

新を担うことができる創造性と高い研究能力を有するにおける基盤的知識と専門的技術を駆使して、生命体のtheory, knowledge and practical applications with basic

人材育成ならびに高度な専門知識を有する技術者育成

science for the improvement of medicine and social welfare

構造と機能を解明することにより、医学・生物学とともに

knowledge and specialized technology from medicine andを教育の目的とする。これを達成するため、各課程の教in order to realize a truly affluent society.

論・知識の集積や実践的技術および医学・生物学や臨床工学の進展を図る。
医工学研究科は、東北大学の理念である「研究第一」、「門戸開放」、「実学尊重」のもと、国際水準の医工学研究

biology in order to further understand the mechanisms
and functions of life and, in turn, to promote ongoing
The Graduate School of Biomedical Engineering isdedicated to the pursuit of international-standard biomedicalを習得させ、世界を先導できる研究者、高度技術者を育

research in line with the tenets of Tohoku University:て人類社会の福祉と発展に貢献することを使命とする。

育目標を以下のように定める。

advancements in medicine, biology and engineering.

を推進し、これを通して学生に基盤的・先進的知識と技術
成し、学術的基盤の革新および医療の根本的改革を通しand development to promote evolution and innovation in

research first, an open-door policy, and an overriding

前期課程

Masters Programemphasis on practice-oriented research and education.

研究遂行に必要な、複合領域の幅広い基礎学力を習得したうえで、研究課題を独自の発想により解決する研究能力と高度技術を備えた人材を育成する。

We educate researchers and engineers who use their own ideas to solve problems using strong researchskills and expertise based on fundamental knowledge in the field of biomedical engineering.

Research programs at the Graduate School equip
graduates with the basic theory and applied expertise to
becomeworld-leading

researchersandadvancedengineers. Our mission is to contribute to social welfare
and to improve human welfare by taking a new approach

後期課程

Doctoral Program

to the conventional foundations of this academic discipline

医療・福祉における社会的ニーズを視野に入れた研究課題を新たに設定し、独自の発想から展開解決する研究能力を有するとともに、将来にわたって自己啓発をしながら、リーダーとして広い視野から研究を指導・推進できる人材を育成する。

We educate expert researchers who choose pertinent, socially relevant research subjects for the bettermentof social welfare and medicine. We also educate leaders who teach in their fields and carry out the
research subjects while developing their own broader perspectives.

and promoting fundamental innovation in the field of
medicine.

教育方針
Educational policy
医工学は、医学・生物学と工学の境界領域を埋めるとBiomedical engineering is a new interdisciplinary field that

共に、これらを深く融合させることによって革新的な医

bridges the gap between engineering and biomedicine

学と工学の発展を目指す学問分野であり、単に2つの領域の知識の吸収や2つの分野の協力ではなし得ない、新and, by integrating them, aims for the evolution of both.
This field develops not only by collaboration and expertisein medicine and engineering, but also by creation of new

しい学問分野であるといえる。そのため、医工学研究科

discipline. Therefore, in our graduate school of biomedical

においては、深い工学的知識や技術、および幅広い医engineering, we teach in-depth knowledge and techniques

学・生物学、医療の知識の習得ばかりでなく、これらによって生体や医学、医療に関する新しい原理の発見や工学技術の開発などを可能にする思考過程を構築させる

of engineering and broad expertise in biomedicine tofoster the discovery of new principles in biology andmedical science and new technology for medical diagnosis
and treatment.

教育を行う。

2

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

3

教育内容

教育内容
Education

Education

Curriculum

医工学研究科には医工学専攻博士課程前期2年の課程および後期3年の課程が設置され、それぞれ修士（医工学）および博士（医工学）の学位を取得することができます。

後期課程（医工学）12名

医・歯・薬学系卒業者

既存の理工系大学院前期課程修了者（社会人含む）

医学系
基礎科目

前期課程（医工学）39名
保健・生物・
薬学・農学系
卒業者

医工学基礎科目

工学系
基礎科目

応用科目

基礎医工学
コース

応用医工学
コース
理工学系
卒業者

医学系
基礎科目

（社会人含む）

大

4

学

国 公 立
研究機関

官
庁
自 治 体

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

医療機器創生
コース

審査機関

医療機器
企
業

Graduates of existing graduate schoolsof science and engineering master's programs(including those in work force)

Health, biology,
pharmaceutical,
agriculture
graduates(including thosein work force)

病

院

医薬品
企 業

医療機器
ベンチャー
起
業

Basic Biomedical
Engineering

Basic
Biomedical
Engineering
Course(including thosein work force)

National
research
institutes

Basic
Medicine

Government
agencies andlocal authorities

Medical
DeviceCourseExaminingauthorities

Medicalequipment
companies

Basic
Engineering

Applied Biomedical
Engineering

AppliedBiomedical Engineering
Master's Thesis Studies Subjects

AppliedBiomedical
Engineering
CourseScience andengineering
graduates

University

Basic
Medicine

Master's program(biomedical engineering)
39 students

Basic
Engineering

医工学特別研修
医工学博士研修

学際基盤科目

Doctoral program(biomedical engineering)
12 students

Medical, dental, pharmaceutical graduates

工学系
基礎科目

医工学応用科目

医工学応用科目 ︵実習︑PBL含む︶（社会人含む）

医工学
修士論文研究The Graduate School of Biomedical Engineering oﬀers a graduate course, which is divided into a twoyear course (zenki-katei, or Master's Course) and a subsequent three-year course (koki-katei orDoctoral Course). Students that complete the courses are granted a masterʼs degree (shushi-go) anddoctorʼs degree (hakushi-go), respectively.

Applied Biomedical Engineering(including internships and PBL)

教育課程

Special Biomedical
Engineering Training
Doctoral Training in
Biomedical Engineering

Interdisciplinary
BasicsHospitals

Pharmaceuticalcompanies

Medicalequipment
venturecompanies

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

5

教育内容

教育内容

Education

Education

コース編成

Course Composition

基礎医工学コース

Basic Biomedical Engineering Course●工学の知識と技術を用いて医学、生物学の基礎の学理の解明を目指す医工学研究者を育成することを目的とする。

●The course aims to provide opportunities for the students to develop global academic skills in biomedical●基本となる学理を深く理解し、発展させ得る基礎研究能力を習得する。
●世界的レベルの修士研究・博士研究を展開させることにより世界最高水準の研究者となることを期待する。
●国際アイテネラント教育（海外協定校への短期遍歴留学）
や国際インターンシップ（海外企業等での研修）などを推engineering research that enables new paradigms in the ﬁeld of biology and medicine based on innovativetechnology and knowledge of engineering.
●Provides and promotes opportunities to participate in international academic biomedical engineering communities and industries through academic conferences, exchange programs and internship programs.

進して、国際的な医工学研究ネットワークに参加する機会を提供する。

応用医工学コース

Applied Biomedical Engineering Course●新しい診断・治療技術の研究開発を目指す指導的人材の育成を目的とする。

●The course aims to provide opportunities for the students to develop leading skills in translational research and●診断・治療に結びつく可能性のある技術の基本となる学理を理解し、これを実用的な技術に展開する能力を涵養する。
●前期課程での修了を視野にいれ、学部レベルでの教育との一貫性を考慮する。
●修士研究においては隣接する他分野の研究者・技術者と協力関係を構築し学際的研究・開発を主導することができる能力の育成を目指す。
●博士進学者には国際的な視野に基づき実用化に向けた研究に参加することを期待する。
●我が国医療産業の弱点である世界市場への展開を積極的に担う国際的人材をつくるために、国際的な医工学ネッ
トワークに国際インターンシップ（海外企業等での研修）などを推通じて参加する。

●Oﬀers linkage between undergraduate biomedical engineering programs in the school of engineering will beconsidered for the students who participate in this course.
●Provides and promotes opportunities and experiences of collaborative studies with researchers and engineers
in the adjacent ﬁeld outside of the lab.
●Global academic activity is expected for the students in the PhD program.
●Provides and promotes opportunities to participate in international academic biomedical engineering communities and industries through academic conferences, exchange programs and internship programs.

医療機器創生コース

Medical Device Innovation Course●新しい医療機器や医療技術のグローバルな実用化に資する人材を育成することを目的とする。

●The course aims to provide opportunities for the students to develop innovative medical devices in global●医工学の基本の学理と技術を理解・習得する。
●医療現場の観察や国内外インターンシップ等を通じて未解決ニーズの探索・選択能力を涵養する。
●医工学をとりまく社会的課題に関するエビデンスを理解し、国内外の保健医療制度や医療機器等に関する規制などの法律、倫理、経済およびSDGsなどの社会課題について理解できること。
●我が国医療産業の弱点である世界市場への展開を積極的に担う国際的人材をつくるために、国際的な医療機器イ
ノベーションのネットワークに国際インターンシップ（海外企業等での研修）などを推通じて参加する。

6

development of innovative diagnostic and therapeutic technologies.

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

industries.
●Provide opportunities for clinical observation in a variety of clinical department to promote skills to deﬁne unmet
needs as well as diverse vision across new technologies and new paradigms to ﬁnd a way to meet the needs.
●Provide opportunities to overview regulatory aﬀairs of medical devices, healthcare system in diﬀerent countries
and business planning in medical device industries.
●Provide and promote opportunities to participate in international medical industrial communities throughworkshops, exchange programs and internship programs.

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

7

教育内容

教育内容

Education

科目一覧

前期課程
Masters
Program

Education

List of Subjects

科目一覧

コース共通

Common to all courses

基礎医工学コース

Basic Biomedical
Engineering Course

医工学基礎科目

Basic Biomedical Engineering

医工学応用科目

Applied Biomedical Engineering

工学系基礎科目

Basic Engineering

医工学概論

Introduction to Biomedical Engineering

Mathematics and Physics of Biomedical Engineering

医工コーチング概論

Introduction to Coaching Communication in Biomedical Engineering

医工基礎力学

Basic Mechanics for Biomedical Engineering

生体力学

Biomechanics

医工流体力学

Bio-fluid  Mechanics

生体材料学

Medical Materials

医工材料力学

Strength of Materials for Biomedical Engineering

医用マイクロ・ナノ技術論

Medical Micro/Nano Technology

医工熱力学

Thermodynamics for Biomedical Engineering

医用超音波工学

Biomedical Ultrasonics

医工電磁気学

Medical Aspects of Electromagnetic Theory

生体計測制御医工学

Measurement and Control Theory for Medicine

電気・電子回路工学

Electrical and Electronic Circuits

医用情報計測学

Medical Information Measurement

生体機能創成学

Bio-Medical Interface Fabrication

医工基礎数学・物理学

医学系基礎科目

Basic Medicine

医用画像診断工学

Technology Related to Diagnostic Medical Imaging

Basic Biology

分子イメージング概論

Molecular Imaging

分子・遺伝生物学

Medical Molecular Biology

人工臓器・再生医療学

Artificial Organs and Regenerative Medicine

生体機能科学

Physiology for Biomedical Engineering

臨床病態治療学Ⅰ

人体構造・機能学

Anatomy

病態分子解析学

Instrumental Biomolecular Analysis

基礎生化学

Fundamental Biochemistry

Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 1: Biomedical Engineering for Sports & Bio-Dental Engineering
Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 2: Biomedical Engineering for Therapeutic Treatment & Rehabilitation

基礎生物学

臨床病態治療学Ⅱ
量子生命科学概論

Quantum Biology

社会医工学

Socio-Biomedical Engineering

医用福祉工学

Medical and Welfare Engineering

医療機器開発論

Medical device innovation strategy

医療機器レギュラトリーサイエンス

Regulatory Science for Medical Device

医療機器ビジネス学

Business Ecosystem for Medical Device

医用機械・電気工学実習

Laboratory Training in Mechanical and Electrical Engineering for Biomedical Applications

臨床生理学実習

Laboratory Work for Physiology

細胞遺伝子工学実習

Laboratory Work for Biotechnology

医療機器開発実習

Medical Device Development Practice

医工学特別講義 A

Special Lecture on Biomedical Engineering A

国内インターンシップ研修 A

Domestic Internship Training A

国際インターンシップ研修 A

International Internship Training A

医療機器創生国際インターンシップ研修 A

Medical Device Innovation International Internship A

PBL ゼミナール

Problem-Based-Learning Seminar

医工学修士研修

Master Course Seminar on Biomedical Engineering

関連科目

Related subjects

本研究科委員会において関連科目として認めたもの

後期課程
Doctoral
Program

List of Subjects

学際基盤科目
計測・診断医工学特論
治療医工学特論
生体機械システム医工学特論
生体再生医工学特論
社会医工学特論
医療機器創生医工学特論
生体流動システム医工学特論

8 Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

人工臓器医工学特論
生体材料学特論
生体システム制御医工学特論
生体情報システム学特論
医工学特別講義 B
国内インターンシップ研修 B
国際インターンシップ研修 B
医療機器創生国際インターンシップ研修 B

Subjects recognized as related by the Graduate School Committee

Interdisciplinary Basics
Advanced Biomedical Measurements and Diagnostics
Advanced Engineering for Medical Diagnosis and Treatment
Advanced Biomechanical Engineering
Regenerative Biomedical Engineering
Advanced Socio-Biomedical Engineering
Advanced medical device innovation
Advanced Biofluids Control System

Artificial Organs
Advanced Biomaterial Science
Advanced Biomedical System Control Engineering
Advanced Biological Information Systems
Special Lecture on Biomedical Engineering B
Domestic Internship Training B
International Internship Training B
Medical device innovation international internship B

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

9

教育内容

教育内容

Education

科目一覧

前期課程
Masters
Program

Education

List of Subjects

List of Subjects

応用医工学コース

Applied Biomedical Engineering
Course

医療機器創生コース

Medical Device Innovation
Course

医工学応用科目

Applied Biomedical Engineering

医工学応用科目

Applied Biomedical Engineering

医工学概論

Introduction to Biomedical Engineering

医療機器開発論

Medical device innovation strategy

医工コーチング概論

Introduction to Coaching Communication in Biomedical Engineering

医療機器レギュラトリーサイエンス

Regulatory Science for Medical Device

医用画像診断工学

Technology Related to Diagnostic Medical Imaging

医療機器ビジネス学

Business Ecosystem for Medical Device

分子イメージング概論

Molecular Imaging

医工学概論

Introduction to Biomedical Engineering

人工臓器・再生医療学

Artificial Organs and Regenerative Medicine

医工コーチング概論

Introduction to Coaching Communication in Biomedical Engineering

臨床病態治療学Ⅰ

Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 1: Biomedical Engineering for Sports & Bio-Dental Engineering
Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 2: Biomedical Engineering for Therapeutic Treatment & Rehabilitation

社会医工学

Socio-Biomedical Engineering

臨床病態治療学Ⅰ

Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 1: Biomedical Engineering for Sports & Bio-Dental Engineering
Pathogenesis and Treatment of Diseases and Disorders 2: Biomedical Engineering for Therapeutic Treatment & Rehabilitation

臨床病態治療学Ⅱ

臨床病態治療学Ⅱ

量子生命科学概論

Quantum Biology

医療機器開発論

Medical device innovation strategy

医用福祉工学

Medical and Welfare Engineering

生体力学

Biomechanics

生体力学

Biomechanics

生体材料学

Medical Materials

生体材料学

Medical Materials

医用マイクロ・ナノ技術論

Medical Micro/Nano Technology

医用マイクロ・ナノ技術論

Medical Micro/Nano Technology

医用超音波工学

Biomedical Ultrasonics

医用超音波工学

Biomedical Ultrasonics

生体計測制御医工学

Measurement and Control Theory for Medicine

生体計測制御医工学

Measurement and Control Theory for Medicine

医用情報計測学

Medical Information Measurement

医用情報計測学

Medical Information Measurement

生体機能創成学

Bio-Medical Interface Fabrication

生体機能創成学

Bio-Medical Interface Fabrication

社会医工学

Socio-Biomedical Engineering

医用画像診断工学

Technology Related to Diagnostic Medical Imaging

医用福祉工学

Medical and Welfare Engineering

分子イメージング概論

Molecular Imaging

医療機器レギュラトリーサイエンス

Regulatory Science for Medical Device

人工臓器・再生医療学

Artificial Organs and Regenerative Medicine

医療機器ビジネス学

Business Ecosystem for Medical Device

量子生命科学概論

Quantum Biology

医用機械・電気工学実習

Laboratory Training in Mechanical and Electrical Engineering for Biomedical Applications

医用機械・電気工学実習

Laboratory Training in Mechanical and Electrical Engineering for Biomedical Applications

臨床生理学実習

Laboratory Work for Physiology

臨床生理学実習

Laboratory Work for Physiology

細胞遺伝子工学実習

Laboratory Work for Biotechnology

細胞遺伝子工学実習

Laboratory Work for Biotechnology

医療機器開発実習

Medical Device Development Practice

医療機器開発実習

Medical Device Development Practice

医工学特別講義 A

Special Lecture on Biomedical Engineering A

医工学特別講義 A

Special Lecture on Biomedical Engineering A

国内インターンシップ研修 A

Domestic Internship Training A

国内インターンシップ研修 A

Domestic Internship Training A

国際インターンシップ研修 A

International Internship Training A

国際インターンシップ研修 A

International Internship Training A

医療機器創生国際インターンシップ研修 A

Medical Device Innovation International Internship A

医療機器創生国際インターンシップ研修 A

Medical Device Innovation International Internship A

PBL ゼミナール

Problem-Based-Learning Seminar

PBL ゼミナール

Problem-Based-Learning Seminar

医工学修士研修

Master Course Seminar on Biomedical Engineering

医工学修士研修

Master Course Seminar on Biomedical Engineering

関連科目

Related subjects

関連科目

Related subjects

本研究科委員会において関連科目として認めたもの

後期課程

科目一覧

専門科目
医工学特別研修
医工学博士研修

Subjects recognized as related by the Graduate School Committee

Specialized subjects
Advanced Seminar on Biomedical Engineering
Doctor Course Seminar on Biomedical Engineering

本研究科委員会において関連科目として認めたもの

関連科目
本研究科委員会において関連科目として認めたもの

Subjects recognized as related by the Graduate School Committee

Related subjects
Subjects recognized as related by the Graduate School Committee

Doctoral
Program

10 Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University11計測・診断医工学

Biomedical Measurements and Diagnostics

Biomedical Measurements and Diagnostics

研究領域 Divisions

計測・診断医工学

バイオセンシング
医工学

生体とエレクトロニクスのインターフェイス

Biosensing

欠かせません。生体関連物質について迅速かつ信頼性の高い分析・Development of Bio-Electronic Interface

生体とエレクトロニクスのインターフェイスにはセンシング技術が診断を行うためには、特定の分子・イオンを高感度に検出・定量・可視化するセンサが必要です。本分野では、半導体デバイスを用いた化Biomedical Measurements and Diagnostics

これらの技術を用いた、生物や生体関連物質の計測に関する研究

計測・診断医工学講座では、新たな医用計測・診断方法の開発とその基礎となる理工学、それらを用いた基を行っています。

礎医学研究ならびに臨床応用に関する教育研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。

① 半導体化学イメージセンサの開発

Students in the Course of Biomedical Measurements and Diagnostics learn the underlying science fordeveloping new medical measurement and diagnostic techniques, then use these to conduct fundamental
medical research as well as education and research on clinical applications. We teach the following fields.

学物質の計測とイメージングに関する研究を行っています。また、教授 吉信 達夫

Professor Tatsuo Yoshinobu

研究分野 Laboratories●生体超音波医工学●バイオセンシング医工学●分子構造解析医工学●医工放射線情報学

Medical Ultrasound
Biomedical Supramolecular Analysis② センサ技術のバイオ応用
Sensing technologies are essential for the bio-electronic interface. For
rapid and reliable analysis of biomolecules, highly sensitive andselective sensors are required for detection, measurement andvisualization of specific molecules and ions. In this laboratory,
chemical and biosensing technologies are developed based on
semiconductor devices, which can be applied to biology and medicine.
化学イメージセンサシステムの外観

1. Development of chemical imaging sensor.
2. Biomedical application of sensor technology.

Biosensing

Chemical imaging sensor system

Radiation Informatics for Medical Imaging

化学イメージセンサによるpH分布の可視化

URL http://www.bme.ecei.tohoku.ac.jp/

生体超音波
医工学

生体組織の定量診断のための新しい超音波計測・制御法の研究

Medical Ultrasound

音波断層像による定性的診断に加え、粘弾性特性など、生体組織・Research on new methods for ultrasonic measurements and controls for quantitative diagnosis of biological tissues

超音波診断技術全般に関する研究を行っています。特に、従来の超器官の様々な特性を計測して定量的診断を可能とすることを目指しています。そのために必要な、超音波音場制御法、超音波計測法、生体機能の解明に向けた超分子複合体の多角的構造解析

Biomedical
Supramolecular Analysis

疾病の解明においても重要な鍵となるものである。タンパク質の准教授 荒川 元孝

Associate Professor Mototaka Arakawa

遺伝子産物としてタンパク質はさまざまな生命現象を担っており、機能はその立体構造と大きな関わりがあり、タンパク質の立体構造の解明はその機能の解明にとっても本質的重要性をもつ。我々はタンパク質に代表される生体分子の機能をX線結晶構造解析、質
量分析、分子分光法などを用いて、その立体構造から理解すること

生理学などの医学的知識の両者を兼ね備えた人材を育成しておりを目指している。

① 高性能ディジタル信号解析・超音波計測法の研究と生体医療応用

ヒト心臓壁を伝搬する高周波振動のイメージング

Associate Professor Kazutaka Murayama

Ultrasonic measurements of physical properties such like viscoelasticity
of biological tissues and organs are investigated to realize theirquantitative diagnosis, in addition to qualitative diagnosis based onconventional ultrasonic images. Researchers acquiring deep
knowledge and excellent ability in engineering and fundamental
knowledge in medicine, such like physiology, are nurtured throughresearch and development of methods for controlling ultrasonic fields,
ultrasonic measurements, and digital signal processing required forthe quantitative measurements.

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University② マルチドメインタンパク質の全体構造の研究
准教授 村山 和隆③ 生体組織の性状および動態・機能の定量診断法の研究

1. Studies on high-performance digital signal processing and ultrasonicmeasurements and their application for medicine and biology
2. Studies on control of ultrasound field for high temporal and spatial
resolution medical imaging
3. Studies on tissue characterization and quantitative measurementsof the dynamics and function of biological tissue① X線結晶構造解析による生体高分子の詳細な立体構造の解明

Imaging of propagation of spontaneous vibration in theheart wall

② 高速・高分解能生体イメージングのための超音波制御法の研究

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/hkanai/
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/hkanai/index_en.html

12Comprehensive analysis for biological suplamolecular complexes

識と問題発見能力・問題解決能力および医用応用のために必要なます。

Professor Hiroshi Kanai

Visualization of pH by the chemical imaging sensor

分子構造解析
医工学

ディジタル信号解析技術の研究開発を通して、深い工学的専門知教授 金井 浩

計測・診断医工学

上段： 正常（左）および凝集（右）した赤血球の顕微鏡像（［1］氏家京子訳： 沈黙の血栓、中央アート出版社、2000）
下段： 駆血（腕をカフで締めて人工的に血流を止める）
した際に赤血球が凝集する様子を超音波計測した結果
Top: Microscopic image of normal (left) and aggregated(right) red blood cells (RBCs). Bottom: Change in the sizesof ultrasonic scatterers (RBCs) due to aggregation during
avascularization③ 天然変性タンパク質／領域の物理化学的性質と機能の解析
As gene products, proteins are concerned with many biologicalphenomena and they are key molecules to understand themechanisms for diseases. A protein structure has close relationshipwith its function; therefore, revealing protein structures is very
important for understanding protein functions. Although analyses ofstructural details for multidomain proteins or complexes are notsimple task to achieve, the combination of various measurements(x-ray crystallography, molecular spectroscopies, mass spectrometry,etc) enables us to investigate mechanisms of diseases as well as todesign new drugs.
1. High resolution x-ray crystallography for biological macromolecules
2. Structural analyses of multidomain proteins in solution
3. Biophysical characterization and functional analysis of intrinsicallydisordered proteins / regions

X線回折装置による反射データの測定

Measurement of reflection data by x-ray diffractometer

タンパク質の電子密度の計算と分子モデルの構築
Electron density and modeling of protein molecule

URL http://www.structbiol.med.tohoku.ac.jp/index.html

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University13計測・診断医工学

Biomedical Measurements and Diagnostics

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

医工放射線
情報学

放射線を利用した医用画像の情報高度利用

Radiation Informatics for
Medical Imaging

は診断や治療に欠かすことのできないものとなっています。
しかし、Applied information technology for medical imaging with radiation
PETやSPECTに代表される核医学画像、放射線を利用した画像
現状では、画像の持つ一部の情報しか使われていません。本講座では放射線を利用した画像データから有益な情報を抽出し、高度利① PETやSPECTを用いた生体の機能を定量する方法論を確立、研究ならびに臨床応用に関する教育研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。

② 複数のモダリティを利用した分子イメージングの応用研究③ 画像データベース開発研究教授 渡部 浩司

治療医工学

治療医工学講座では、治療に用いられる方法の開発とその基礎となる理工学、それらを用いた基礎医学実証する。

Professor Hiroshi Watabe

研究領域 Divisions

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

用を図る研究を行います。

Radiation is widely utilized for medical field as diagnostic andtherapeutic tools. Radiation gives us information of living organism
noninvasively. However, detected signals are in a tangle from several
sources. We will investigate and develop advanced techniques toextract useful information from medical imaging including PET(positron emission tomography), SPECT (single photon emission
computed tomography) and other modalities.

Students in the Course of Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment learn the underlying
science for developing new medical treatments, then use this knowledge in fundamental medical research
as well as in education and research on clinical applications. We teach the following fields.
NIRSとPETの融合画像

Fusion image of NIRS and PET

研究分野 Laboratories●生体電磁エネルギー医工学●超音波ナノ医工学●腫瘍医工学●先進歯科医工学●医用材料プロセス工学●生体機能材料プロセス工学

Electromagnetics for Biomedical Engineering

1. Measurement of tracer kinetics in vivo by PET or SPECT to investigate
physiology and pharmacology in living organism. and drug e cacy
2. Multimodal molecular imaging for drug development
3. Image database for data mining

Biomedical Engineering for Cancer
Biomedical Materials Processing

URL https://www.cyric.tohoku.ac.jp

治療医工学

Ultrasound Enhanced Nanomedicine
Advanced Dental Science and Technology
Biofunctional Materials Processing

ラットのPETデータから機能画像の作成

Generated parametric images from PET images with a rat

生体電磁エネルギー
医工学

電磁気現象を利用した低侵襲の医療福祉機器

Electromagnetics for
Biomedical Engineering

な医療機器、福祉機器が必要とされている。当研究室では電磁界をElectromagnetics for minimally invasive medical and welfare applications
少子高齢化、医療福祉費抑制の背景のもと、
コンパクトでスマート媒体とする生体内外の生体情報の計測・伝送技術を開発するとともに、電磁気現象を利用した低侵襲の診断・治療技術の研究を進め、医療機器および福祉・介護機器として社会実装を目指す。
1.磁性ナノ粒子を用いた細菌等の検出システム開発とヘルスケア
や福祉介護分野への適用
2.室温動作の生体磁気情報計測システムの開発と低侵襲医療機
器への応用
3.生体内外の位置情報計測・伝送システムの開発と低侵襲医療・福教授 藪上 信Professor Shin Yabukami

リアルタイムで検出可能な微生物センサを開発
Real-time detector for microorganism

祉機器への応用
4.生体磁気計測センサ用磁性薄膜評価装置の開発
Measurement and translation techniques of bio-information fromhuman body by electromagnetic field approach are developed. We
develop minimally invasive medical devices and welfare equipment byusing electromagnetic phenomena.
1.Evaluation of bacteria using magnetic nanoparticle and its
application for health care and welfare devices
2.Development of bio-magnetic sensors operating at room
temperature
3.Position sensing and translating system for minimally invasive
medical and welfare applications
4.Development of broad bandwidth thin film evaluation system forbio magnetic sensor

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/yab/14

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

室温動作の生体磁気情報計測システムによる心磁界測定実験
Measurement of Magneto Cardiogram withoutmagnetic shielding

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University15

治療医工学

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

超音波ナノ
医工学

見えない患部を体の外から治療
体に負担のない優しい超音波治療を研究

Ultrasound Enhanced
Nanomedicine

超音波は、その情報が医療診断に広く用いられてきましたが、最近

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

先進歯科医工学

Noninvasive ultrasonic treatment of non-superficial tissue

Advanced Dental
Science and Technology

機能性生体材料の創製を行い、多角的に臨床的有用性を評価する
ことで、様々な医療分野への臨床応用を目指す。

出する技術が必要不可欠です。さらに、患部に選択的に集まりやす① 生体用モーションキャプチャシステム開発に関する研究

く、低い超音波強度で治療効果を発生する増感物質が開発できれば、超音波治療の安全性と効率を飛躍的に高めることができます。

教授 金髙 弘恭

① 集束超音波技術の研究開発

Professor Hiroyasu Kanetaka② 超音波治療増感技術の研究

Biomedical Engineering
for Cancer

マイクロバブルによる組織の温度上昇
Tissue heating enhancement with microbubbles

教授 小玉 哲也

Professor Tetsuya Kodama

がん患者の死亡の90%は転移に起因し、その多くの場合にリンパ節転移が確認されます。本分野においては、
リンパ節転移の超早期な診断・治療システムの開発を目的にしています。生物発光イメー
ジング法、造影超音波イメージング法、
マイクロCTなどの複数の高感度・高精度のイメージング法を駆使して、前臨床研究をおこない、臨床への応用を目指します。研究項目は以下の三つです。

1. Mechanisms of lymph node mediated hematogenous metastasis
2. Lymphatic Drug Delivery System (LDDS) targeted at metastatic
lymph nodes using nanoparticles
3. Assessment of treatment for lymph node metastasis using
noninvasive multimodal in vivo imaging techniques such as
high-frequency ultrasound, bioluminescence, micro X-ray
computerized tomography (CT) and small animal magnetic
resonance imaging (MRI).
4. Mechanisms of activation of tumor cells in distant organs after
dissection of lymph nodes

URL https://web.tohoku.ac.jp/kodama/

16

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

医用材料
プロセス工学
Biomedical Materials
Processing

マイクロCTならびに高周波超音波で可視化されたリ
ンパ節内の灌流欠損
対照群（Control）に比べて、腫瘍塊では血管網が形成されないために灌流欠損が生じ、黒く映像化される（矢印）。
Perfusion deficiency in lymph nodes visualized by micro-CTand high-frequency ultrasound.
Vascular deficiency occurs in the tumor mass due to the lackof vascular network, and it is visualized black (arrow) by
these imaging system.

リンパ行性薬物送達法
センチネルリンパ節に微量の抗がん剤を投与し、センチネルリンパ節と下流のリンパ節を治療する。

Lymphatic drug delivery.
A small amount of anticancer drug is administered to thesentinel lymph nodes to treat them and their downstream
lymph nodes.

ニッケルフリーTi基形状記憶合金を利用した生体埋入型骨整形装置の開発
New internalized orthopedic device for craniofacial plastic surgery using Ni-free Ti-based shapememory alloy.

URL https://www.bme.tohoku.ac.jp/labo/field_02.html
http://www.dent.tohoku.ac.jp/field/liaison/02/index.html

実験の様子
Students during experiments

Preclinical study of early diagnostic and treatment of lymph node metastasis

Most cancer cells are invasive and metastatic, and they become
disseminated to distant anatomical sites by invasive-metastasis
cascade. We will develop diagnosis and treatment methods of lymph
node metastasis at the early stages. Our research is interdisciplinary or
integrated research based on fluid dynamics, optics, molecular cellbiology, oncology, and pathology. Our research subjects are as follows.

④ 最新AI技術を応用した医療システムの開発

1. Development of wireless motion capture system for human body.
2. Medical applications of Ni-free Ti-based shape memory alloys.
3. Development of biodegradable biomaterials for medical use.
4. Development of medical system applying the latest AI technology
5. Regulatory science through industry-government-academia
collaboration

リンパ節転移の早期診断・治療法に関する前臨床試験① リンパ行性ドラッグデリバリーシステム(LDDS)に関する研究② リンパ節介在血行性転移理論に関する研究③ リンパ節郭清後の遠隔部位における腫瘍細胞活性化機序に関する研究③ 生体吸収性医療用材料の開発に関する研究

磁気式ワイヤレスモーションキャプチャ技術を応用した
摂食嚥下機能評価システムの開発
Development of deglutition evaluation systemusing magnetic wireless motion capture system.

The aim of our researches is to contribute to the creation of highly
advanced medical technology using high technology in bio-dental
engineering. In our research, we will develop wireless motion
capture system for human body and create reformative functional
biomaterials using Ni-free Ti-based shape memory alloys or
biodegradable materials. We aim to clinical applications of these
new technologies though multifaceted assessments for clinicalusefulness.

1. Research and development of ultrasonic focusing technology.
2. Research on sensitization of tissue to ultrasound.
3. Research on ultrasonic detection of changes in tissue.

腫瘍医工学② ニッケルフリーTi基形状記憶合金の医療応用に関する研究⑤ 産官学民連携によるレギュラトリーサイエンス③ 超音波による組織変化検出技術の研究

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/ume/
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/ume/english/

測機器および機能性生体材料の開発を行い、高度先進医療技術のケルフリーTi基形状記憶合金や生体吸収性材料を利用した革新的は見えない患部に照準を定め、患部の治療による変化を実時間検Ultrasound, whose information has been widely used for medical
diagnosis, is now becoming to be used for therapy by focusing its
energy into a tumor. Not only the technology to focus ultrasonicenergy into non-superficial tissue to be treated but also the imaging
technologies to aim the tissue and to detect its change due totreatment in real time are required. Furthermore, a tissue selective
ultrasonic sensitizer, which induces therapeutic effect at lower
ultrasonic intensity, can markedly improve the safety and efficiency of
the ultrasonic treatment.

歯科医工学における先端技術を応用し、先駆的な非侵襲的生体計

レスモーションキャプチャシステムの構築、生体適合性の高いニッ

超音波エネルギーを集める技術だけではなく、体の外から肉眼でProfessor Shin Yoshizawa

歯科医工学の先端技術応用による高度先進医療技術イノベーション

Innovation of highly advanced medical technology using high technology in bio-dental engineering

創出に貢献することを目的とした研究を行う。特に、生体用ワイヤでは、そのエネルギーを患部に集めて、がんなどを治療することにも用いられるようになっています。これを実現するためには、患部に教授 吉澤 晋治療医工学教授 成島 尚之

Professor Takayuki Narushima

金属とセラミックスの融合による生体機能化プロセスの開発

Development of biofunctionalization process using metallic and ceramic biomaterials
超高齢社会を目前にした我が国では、今後生体機能の低下や喪失に対応した生体機能再建システムの高度化が期待されています。
本分野では人工関節や人工歯根といった硬組織代替デバイスの高機能化を材料学的視点から目指しており、チタン材料、Co-Cr-Mo
合金といった金属系材料およびリン酸カルシウム等のセラミックス
系材料に着目し、物理化学的・化学工学的アプローチによる材料製
造プロセス、生体模擬環境における材料表面・界面反応制御に関する基礎的研究と共に、骨適合性向上を目的とした表面改質プロセス開発、人工関節用材料開発などの応用研究も行っています。
① 軽元素に着目した金属系生体材料の組織制御② セラミックス化骨適合表面の創製③ 生体用金属系材料中の晶析出制御
Improvements of biofunctionalized reconstruction systems are expectedin our country, which has entered the period of a “super-aging society.”
Our objective is to make enhancements to hard-tissue substitution
systems such as artificial hip joints and dental implants.
We focus on metallic biomaterials such as titanium and Co-Cr-Mo alloys
and ceramics such as calcium phosphate. We conduct a fundamental
study on the process of manufacturing these materials and the control ofsurface and interfacial reactions under in vitro conditions on the basis of
the physical chemistry. Furthermore, we carry out an application study
on the development of surface modification processes and suitablematerials for use in the fabrication of artificial hip joints showing
improved biocompatibility with bones.
1. Microstructural control of metallic biomaterials with focus on light elements
2. Fabrication of biocompatible surfaces using ceramic biomaterials
3. Control of precipitation in metallic biomaterials

RFマグネトロンスパッタリング法により作製した非晶質リン酸カルシウム（ACP）薄膜（a）および家兎大腿骨埋入1週間後（b）の断面
Cross section of amorphous calcium phosphate (ACP)
coating film fabricated by RF magnetron sputtering(a) before and (b) after 1 week implantation.

リン酸カルシウムコーティングを施したインプラントおよびコーティング無しインプラントの家兎大腿骨からの回転除去トルクとISQ値の関係
Relationship between ISQ and removal torque of
ACP-coated and uncoated implants from thefemur, 1, 2, and 4 weeks after implantation.

URL http://www.material.tohoku.ac.jp/~medmate/index-all.html
http://www.material.tohoku.ac.jp/~medmate/index-all-english.html

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University17

治療医工学

Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment

生体機能材料プロセス工学
Biofunctional Materials
Processing

教授 山本 雅哉

Professor Masaya Yamamoto

Biomechanical Engineering

再生医療やDDSへの応用を指向した生体機能材料プロセスの開発

Development of biofunctional materials process for regenerative medicine and drug delivery systems
先端医療を支える再生医療やドラッグデリバリーシステム（DDS）
では、生体機能を修飾する技術が必要不可欠です。特に、生体機能
材料は、分子レベルで生体機能を修飾するために利用できるキー
テクノロジーです。本分野では、新規生体機能材料の開発を目指しており、生体機能の分子レベルでの理解や生体機能を修飾するための有機̶無機ハイブリッドやソフトマテリアルに関する基礎研究を進めています。また、これらの基礎研究に基づいて、生体機能材
料プロセスに対する知見を深めることで、再生医療やDDSに用いる生体機能材料の生体活性を向上させることも行っています。
① 再生医療への応用を指向した幹細胞運命決定のための生体機
能材料の開発② 創薬研究のための体外疾患モデルの開発③ DDSへの応用を指向した有機・無機ハイブリッドナノ粒子の開発④ 分光学的手法を利用した生体組織の機能解析

再生医療やDDSへの応用を指向した生体機能材料
プロセスの開発
Development of biofunctional materials process forregenerative medicine and drug delivery systems

Modulation of biofunctions is essential for treatment in regenerative
medicine and drug delivery systems (DDS). Biofunctional materials is a
key technology that can be utilized for modulating biofunctions at amolecular level. Our objective is to molecularly understand biofunctions
for developing novel biofunctional materials as well as to pursue
fundamental researches on organic-inorganic hybrids and soft mattersfor modulating biofunctions. We also design biofunctional materials
processing on the basis of the fundamental researches to improve
bioactivities of the resulting biofunctional materials for regenerative
medicine and DDS.
1. Biofunctional materials for the lineage specification of stem cells inregenerative medicine
2. In vitro disease models for drug discovery research
3. Organic-inorganic hybrid nanoparticles for drug delivery systems
4. Spectroscopic analyses for understanding tissue functions

生体機械システム医工学

研究領域 Divisions

生体機械
システム医工学
Biomechanical Engineering

生体機械システム医工学講座では、機械システム工学的アプローチによる生体システムの研究と、それらを用いた基礎医学研究ならびに臨床応用に関する教育研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。
Students in the Course of Biomechanical Engineering for Biomechani-cal Systems learn how to employ amechanical systems engineering approach to research on life systems, and to apply this approach to fundamental
medical research as well as education and research on clinical applications. We teach the following fields.

研究分野 Laboratories●生体流体力学●医用ナノシステム学●病態ナノシステム学●ウェットデバイス工学

Biological Flow Studies
Biomedical Nanoscience

Medical Nanosystem Engineering
Wet Device Engineering

URL http://www.material.tohoku.ac.jp/~seitai/
http://www.material.tohoku.ac.jp/english/labs/mtp/yamamoto.html

生体流体力学
Biological Flow Studies

生体機能の解明を目指すバイオメカニクス
Biomechanics for studying biological functions
我々は、力学を基盤として生物の機能を解き明かす「バイオメカニクス」の分野を開拓しています。近年、健康問題や環境問題に力学が重要な役割を果たすことが分かってきました。我々はこうした諸問題の解決を目指し、実験と理論、数値シミュレーショを融合したバイオメカニクスを用いて生体機能を解明しています。
研究対象は、循環器系・呼吸器系・消化器系の流れや、精子の遊教授 石川 拓司

Professor Takuji Ishikawa

准教授 菊地 謙次

Associate Professor Kenji Kikuchi

泳と受精、腸内フローラの形成、医療機器開発などの健康問題のみならず、バイオフィルムの形成や赤潮の発生、多細胞動物の進化など、多岐にわたります。
We are pioneering the field of "biomechanics," which is the studyof biological functions based on mechanics. In recent years, it has
become clear that mechanics plays an important role in healthand environmental problems. In order to solve these problems, we
elucidate biological functions from the perspective of biomechanics
by combining experiment, theory, and numerical simulation.
Our research interests include not only health issues such as theflow of the circulatory, respiratory, and digestive systems, sperm
swimming and fertilization, the formation of intestinal flora, andthe development of medical devices, but also biofilm formation,
red tide development, and the evolution of multicellular animals.

左）ゼブラフィッシュと腸内流動の可視化実験，右）皮膚表面に摩擦刺激を与えた際の角質層のひずみ(left) Visualization of zebrafish intestine and theinside flow, (right) Strain of stratum corneum
caused by mechanical stimulation on the skinsurface.

左）ヒト精子の協調遊泳シミュレーション，右）微生物群の行動シミュレーション(left) Simulation of collectively swimming humansperm, (right) Simulation of microorganisms'
behaviors under flow.

准教授 沼山 恵子

Associate Professor Keiko Numayama

18

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

URL http://www.bfsl.mech.tohoku.ac.jp/index_jp.html
http://www.bfsl.mech.tohoku.ac.jp/

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

19生体機械システム医工学

Biomechanical Engineering

医用
ナノシステム学
Medical Nanosystem
Engineering

Biomechanical Engineering

生体・環境親和性に優れるバイオ融合型デバイスの開発

半導体神経工学は生体の神経システムへ半導体工学を駆使して迫り、その構

ウェットデバイス
工学

造と機能の探究を通して、生体と機械を綜合した新しい融合システムを創成す

Wet Device Engineering

を行っている。特に、ウェットな生理環境中で行うソフトマテリアル

半導体神経工学に基づく生体融和型マイクロ・ナノ集積システム

Research and development of biomedical micro/nano system based on semiconductor neural engineering

る研究領域である。本研究室では半導体神経工学とそれに基づいた生体融和を最大限に活かして動作する安全・高感度・高効率な自律駆動デバ① 脳埋込型集積化知能デバイスと脳・機械インターフェイス

イスを創出する。

神経プローブによる海馬スライスへの電気刺激と活動電位記録
Electrical stimulation and recordingof hippocampal slice with intelligent
Si neural probe① バイオ電池で駆動する診断・治療パッチ② ハイドロゲル製の神経モニタリング電極システム
教授 西澤 松彦

② 人の眼に埋め込んで視覚を再生する人工網膜システム③ 自己組織化集積技術と高性能フレキシブルセンサ

Professor Matsuhiko Nishizawa④ 3D集積回路技術とアナログ・デジタル集積回路設計
Semiconductor neural engineering is a discipline that uses semiconductor
process/device/circuit technologies to further understand properties of neuralsystems and to create novel fusion systems of living body and machine. One of thegoals in this laboratory is to establish semiconductor neural engineering anddevelop biomedical micro/nano systems. Another goal is to educate the next
generation of leaders in biomedical engineering through research including:

准教授 福島 誉史の加工技術を開拓し、脆弱なバイオ素材（タンパク質・ゲル・細胞なじ積層構造を有する人工網膜や、脳内の電気的・化学的状態を多元的・立体的に板に実装する高性能なヘテロ集積システムの研究も行う。

Associate Professor Takafumi Fukusima

生体・環境親和性に優れるバイオ融合型デバイス・システムの開発

ど）を取り込むデバイス製造を可能とすることによって、
バイオ機能

自己組織化技術を用いて極小の生体センサや光学デバイスをフレキシブル基教授 田中 徹Research and development of bio-hybrid devices

型の新しいマイクロ・ナノ集積システムについての教育と研究を行う。生体と同計測・解析する脳埋込型集積化知能デバイスについて研究を行っている。また、Professor Tetsu Tanaka

生体機械システム医工学

開発した37×37ピクセルの人工網膜チップ
A 37×37 pixels artificial retina chip
(3.2mm×3.2mm)

1. Intelligent Si neural probe and brain-machine interface
2. Fully-implantable retinal prosthesis system
3. Bio/nano technology and novel Bio-FET sensor
4. 3-dimensional integration technology and analog/digital LSI design③ 体内に埋め込む自律型の投薬デバイス
自己発電型バイオDDSパッチ
Self-powered DDS patch④ 再生医療と創薬を革新する細胞培養ソフトデバイス
We have developed biohybrid devices and systems that are bio- andeco-compatible. By inventing manufacturing techniques applicable fordelicate biological elements (proteins, hydrogels, cells etc.), superior
biofunctions including high-sensitivity and high-efficiency can beutilized as the device functions for medical, healthcare, cosmetic, drug
discovery applications.
1. Biobattery-driven skin patches for healthcare and drug delivery
2. Hydrogel-based microelectrodes for neuro-monitoring
3. Implantable autonomous DDS devices
4. Novel in vitro cellular assay devices

ハイドロゲル電極
Hydrogel-based microelectrodes
クリーンルーム内でのデバイス試作
Device fabrication in the clean room
(Handling of 8-inch silicon wafer)

URL http:// www.lbc.mech.tohoku.ac.jp/

病態
ナノシステム医工学
Biomedical Nanoscience

教授 神崎 展

Professor Makoto Kanzaki

URL http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp/index_ j.html
http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp/index_e.html

大気圧プラズマ医療科学の創成

Cold Atmospheric Plasma in Future Medicine and Healthcare“プラズマ” は、固体・液体・気体に続く第4の物質状態です。近年、低温大気圧でのプラズマ生成が可能となり、その医療分野への応用が注目を集めていますが、“プラズマ” による生命機能の調節メカニズムは未解明です。
神﨑研究室では、①生命体がいかにして “プラズマ” を感知し反応しているのか？ ②どのような “プラズマ” が医療に適しているのか？ に関する基盤研究を行っています。特に、プラズマの医療応用をさまざまな疾患（生活習慣病や加齢性疾患）へと新たに適応することを試み、プラズマ医療科学の新展開を目指した研究を推進しています。また、③最先端の生体イメージング技術を用いて、糖尿病やサルコペニアの病態ナノシステムを視覚的に理解し、新規の治療法開拓へと繋げる研究も行っています。
① プラズマによる生体ナノシステム制御機構の解明② プラズマ医療科学の新展開、特に生活習慣病への治療的応用③ 生命機能ナノイメージングに関する研究④ 身体活動（運動）による生活習慣病の治療効果に関する研究“Plasma” is the fourth state of matter following Solids, Liquids andGases. Recently, cold atmospheric plasma has been successfully
utilized for several medical applications, but the underlying mechanisms
in details remain unknown. Current research in the Kanzaki Laboratory
has been focused on understanding ① How our body / cells sense
and react the “Plasma”, and ② What types of “Plasma” are suitable for
medical treatments, especially applicable for ③ the lifestyle-relateddiseases including type 2 diabetes, and obesity. Furthermore, we are
exploring the molecular pathogenesis of the life-style diseases(diabetes and sarcopenia) by employing the cutting-edge live-imaging
technologies.

骨格筋のライブイメージング解析

Live Imaging Analysis of Skeletal Muscles

生体ナノシステム解析用の蛍光顕微鏡

Fluorescent Microscopy for Biological Nano-systems Analysis① Atmospheric Plasma Actions on Biological Nano-systems② Plasma Medical Science for the Lifestyle-related Disorders and Ageing③ Nano-imaging Analysis of Life and Diseases④ Mechanisms underlying the Beneficial Effects of Exercise

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/kanzaki/
https://tohoku.pure.elsevier.com/en/persons/makoto-kanzaki

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

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生体再生医工学

Regenerative and Biomedical Engineering

Regenerative and Biomedical Engineering

研究領域 Divisions

生体再生医工学
Regenerative and Biomedical Engineering

神経外科
先端治療開発学
Department of
Neurosurgical Engineeringand Translational
Neuroscience

生体再生医工学講座では、生体再生を形態と機能の両面から工学技術を駆使して実現する。細胞・組織レベルでの再生を目指すとともに、人工臓器による機能再建を発展させ、さらに複雑系としての生体機能を制御する
情報工学技術を開発、確立し発展させる。このため、生体再生医工学講座には以下の分野を設置しています。
Students in the Course of Regenerative and Biomedical Engineering learn to apply engineering techniques
to regeneration from the standpoints of both form and function. Starting from regeneration at the celland tissue level, they study the restoration of functions by means of artificial organs, and go on to themore complex challenge of developing and establishing information engineering technologies forcontrolling life functions. We teach the following fields.

教授 新妻 邦泰

Professor Kuniyasu Niizuma

研究分野 Laboratories●聴覚再建医工学

Rehabilitative Auditory Science●視覚抗加齢医工学

Department of Aging Vision Healthcare●神経外科先端治療開発学

Department of Neurosurgical Engineering andTranslational Neuroscience

Bone Regenerative Engieering

Medical Science

聴覚再建医療に対する医工学的アプローチ

Rehabilitative Auditory
Science

聴覚系は、振動としての音情報が電気的な情報に変換され中枢にHearing restoration for deafened patients using the approach based on the biomedical engineering
伝達されるシステムであり、障害の部位、原因により個々の難聴者

視覚抗加齢
医工学
Department of Aging
Vision Healthcareの残存聴覚能は大きく異なります。
難聴者の聴覚QOL（quality of life）の改善を目的に、聴覚再建、聴覚補償医療に必要不可欠な、難聴の病態解明、残存聴覚能の正確な評価、並びにそれらに基づく機能補償・再建法の開発、効果的なリハビリテーション法の確立などの研究を行っています。
① 難聴病態の解明と評価・診断法の開発に関する研究
教授 川瀬 哲明

Professor Tetsuaki Kawase

脳幹インプラントのためのマッピングシステムの開発

Electrophysiological mapping system for auditory brainstem
implant

（補聴器、
人工内耳、
脳幹インプラント）② 聴覚再建医療に関する研究③ 聴覚リハビリテーションに関する研究

准教授 檜森 紀子

並びに視覚-聴覚によるBimodal Speech Perception④ 両耳聴、に関する研究Associate professor Noriko Himori

Sound information, which is converted to the electrical spike signal of thecochlear nerve in the inner ear, is transmitted to the brain via the auditory
system. Disturbance of any part of auditory system causes hearing
impairment. In considering the improvement of speech perceptibility of
impaired listeners, it is important to understand the pathology andpathophysiology of deafness. In our laboratory, researches being
conducted on auditory prostheses and related auditory science to help
impaired listeners compensate for the deteriorated speech perception.
1. Development of diagnostic tools based on the pathophysiology ofhearing loss
2. Research on auditory prosthesis (cochlear, brainstem and mid-brain
implants, hearing aid)
3. Research on auditory rehabilitation
4. Research on binaural hearing and audio-visual bimodal speech
perception

URL http://www.auditorylab.med.tohoku.ac.jp/

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

脳磁図を用いた聴性定常反応に関する研究

Neuromagnetic investigation on auditory steady state
response

中枢神経系は脆弱かつ再生能にも乏しく、傷害されることによる
QOL (quality of life)の低下も著しい。
種々の中枢神経疾患における病態を分子生物学的手法や数値流体力学などの工学的手法を駆使して解明し、以下の新規薬剤や幹細胞などによる新たな治療法開発と臨床応用を目指す。
① Muse細胞を用いた中枢神経再生治療法の開発② 新規血栓溶解・神経保護薬の開発③ 骨再生療法に関する研究④ 数値流体力学を用いた動脈瘤などの血行動態に関する研究⑤ 神経における分子シグナリングに関する研究
The central nervous system (CNS) is especially vulnerable and has limited
potential for regeneration in the baseline level. Even with the current
sophisticated treatments for CNS injury, lots of patients get disabled. We
reveal pathophysiology of CNS diseases with both biological andengineering approaches and develop new treatments for CNS injuries.
1. Development of neuro-regenerative therapy with multi-lineage
differentiating stress enduring (Muse) cells.
2. Development of new thrombolytic and neuroprotective agents.
3. Development of materials for bone regeneration.
4. Research for hemodynamics of cerebral aneurysms using
computational fluid dynamics (CFD)
5. Research for molecular pathways of CNS injuries.

Experimentally induced aneurysm
in rat. The process related to theinitiation, growth, rupture andcure is analyzed. This model isuseful to study new developmentof endovascular devices and andpharmacological therapy.

●分子病態医工学

聴覚再建医工学

神経外科疾患の診断・治療法開発と臨床応用
Development of new tools and therapies for neurosurgical diseases, and rapid translation
to patientse

実験的脳動脈瘤。発生、成長、破裂、治癒の各過程に関連する因子を分析。新しいデバイスの開発、薬物療法の研究などに使っている。

●骨再生医工学

生体再生医工学

CFDを用いた実データーによる脳動脈瘤の解析 このタイプの動脈瘤では壁剪断応力が成長、破裂に強く関連している。

Patient data specific CFD analysis of brain aneurysm.
This type of aneurysm had strong relationshipbetween maximum wall shear stress and growth andrupture.

早期発見・治療、個別化医療・予防への試み
Early detection and treatment, and attempt for personalized medicine and prevention
平均寿命が長い日本では現在、健康寿命を延ばすことが課題に挙げられています。人間が生きているうえで必要な情報の約8割は視覚から得ていると言われており、健康寿命を延ばすためには視力を保つことが非常に重要です。そのために未来型医療創成センター（INGEM）と協力して、ライフスタイル（喫煙、節酒、体重、食事、運動、睡眠等）、オミックスデータ（遺伝子、メタボ
ローム）、眼底写真、光干渉断層撮影（OCT）画像を突合したビッ
クデータを構築し、日常人間ドックのデータからAI画像診断にて予後予測、全身疾患のスクリーニング等のデータサイエンスに基づいた目の疾患予防に関する研究に取り組んでおります。また、個人の酸化ストレスを新しい機器を用いて数値化し眼疾患との関連を探索することで個別化医療の創設に努めております。全身の血管疾患や認知症に重要な情報を眼球からバイオマーカーとして非侵襲的に取り出すマイクロデバイス等の医療機器の開発にも取り組んでおります。
Japan has a long average life expectancy, and extending its
healthy life expectancy is a current challenge. Humans acquireapproximately 80% of the information they need for survival
through vision, so preserving vision is essential for extending
healthy life expectancy. To this end, we are collaborating with theAdvanced Research Center for Innovations in Next-Generation
Medicine (INGEM), aiming to build a big data set that combines
lifestyle variables (smoking, alcohol consumption, weight, diet,exercise, sleep, etc.), omics data (genes, metabolome), ocular
fundus photographs, and optical coherence tomography (OCT)
images. Our research focuses on the prevention of eye diseases
and is based on data science that includes subjecting data fromroutine physical checkups to AI diagnosis for prognosis of andscreening for systemic diseases. Furthermore, we are working topromote personalized medicine, using new equipment to quantify
oxidative stress in individuals and exploring the relationshipbetween oxidative stress and eye diseases. We are also engaged in
the development of medical devices such as micro-devices that can
non-invasively extract information presented by ocular biomarkers
to elucidate systemic vascular diseases and dementia.

日本における失明原因の内訳
Classification of the causes of blindness in Japan

緑内障における危険因子と全身疾患との関連性
Association between risk factors and systemic
disease in glaucoma.

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

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生体再生医工学

Regenerative and Biomedical Engineering

骨再生医工学
Bone Regenerative
Engieering

Biomedical Engineering for Health and Welfare

新規骨再生材料の開発・生体内評価そして臨床応用へ

Development and in vivo evaluation of new bone regenerative materials toward clinical application
様々な疾患等により失われた骨などの生体硬組織を生体材料等によって再生するための方策を研究します。動物実験を通して骨再生実験モデルの作製や種々の骨再生材料の生体反応を経時的に解析します。生体硬組織に特有な組織作製法を含んだ多様な研究手
臨床応用を目指します。

② 骨再生に関連する動物実験モデル作製に関する研究
教授 鎌倉 慎治

Professor Shinji Kamakura③ 再生骨組織の定量化に関する研究

リン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体のヒトへの応用
Clinical trial of octacalcium phosphate collagencomposites (OCP/Col)To develop newly bone regenerative materials and to apply them forclinical use, we intend to regenerate loss of living hard tissue such asbone that was lost by various diseases. To accomplish the goals, we
aim to elucidate the mechanism of bone regeneration throughestablishment of animal models for bone regeneration and various
techniques including a characteristic ones on hard tissue, and throughanalysis of biological responses for various bone regenerative
materials by experiments with animals.
1. Bone regeneration by octacalcium collagen composite
2. Establishment of a new animal model for bone regeneration
3. Research for quantification of regenerated bone tissue

研究領域 Divisions

社会医工学

Biomedical Engineering for Health and Welfare法による骨再生の機序の解明や新規骨再生材料の創製及びその① リン酸オクタカルシウム・コラーゲン複合体による骨再生研究

社会医工学

社会医工学講座では、社会医療システムの改革をめざす技術革新およびその応用に関する教育研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。
The Biomedical Engineering for Health and Welfare Course provides education and research on innovativetechnologies and their applications aimed at creating revolutionary new social health and welfare systems.
We teach the following fields.

研究分野 Laboratories●リハビリテーション医工学●健康維持増進医工学●医療福祉工学●神経電子医工学

Physical Medicine and Rehabilitation

大型動物での骨再生
Bone regeneration by OCP/Col in large animals

Medical Welfare Engineering

Health and Sports Science

Neural Electronic Engineering●ライフサポート工学

Life Support Engineering

URL http://www.boneregeneration.med.tohoku.ac.jp

分子病態医工学
Medical Science

腎不全、高血圧・糖尿病治療法の開発と抗癌剤探索

Development of remedies for cancer, hypertension, diabetes and renal failure
本研究分野では、薬物、ホルモン、生体内物質（尿毒症物質や肝不リハビリテーション
医工学
Physical Medicine andRehabilitation全物質）の細胞膜輸送機構と体内動態、病態時における調節メカニ
ズムの解明を通して、癌、腎不全、高血圧、内分泌疾患の新たな治療法の開発と臨床応用を図ります。

脳と身体の回復を支援する技術

Technology for restoring human activities based on neuroscience
神経・筋・骨・関節疾患に起因する精神・身体機能、生活活動、および社会参加上の障害を予防し、最小化するための医学・工学の融合技術を研究し、その成果を社会に還元します。
具体的には非侵襲的脳刺激技術による可塑的変化の誘導、動作解析
技術と計算論的神経科学を応用した運動の最適化、情報工学技術の応用による地域リハビリテーションシステムの構築、
さらにこれらの技術やシステムを用いた患者中心医療を実践するための心理社会的介入技術の研究を行います。

① 細胞膜輸送機構の解明
Our goal is to develop a new technology based on medicine and engineering for preventing and minimizing disabilities
resulting from neuromusculoskeletal disorders through studies on plastic changes in human central nervous system
induced by noninvasive brain stimulation, optimization of motor control using motion analysis and computational
neuroscience, network science for community-based rehabilitation, and psycho-social intervention for patient-centered
medical management.

② 腎不全、高血圧の診断・治療法の開発③ 抗癌剤の探索
教授 阿部 高明Professor Takaaki Abe④ 糖尿病発症、肥満メカニズムの解明
Variety of membrane transport systems play essential roles formaintaining homeostasis in the body. In addtion, many membranetransporters involve in the regulation pathogenesis of renal failure,
hypertension and cancer as well as diabetes and obesity. We study
for developing diagnositc tools or screeing new drug by modulatingsuch molecules.

腎臓特異的遺伝子発現法
Renal-specific gene delivery

教授 出江 紳一

Professor Shinichi Izumi

1. Characterization of membrane transport systems
2. Search of diagnostic tool and new drugs for renal failure andhypertension
3. Discovery of anti-cancer drugs
4. Research for diabetes and obesity

助教 中尾 真理

Assistant Professor Mari Nakao
回復する身体と脳：非侵襲的脳刺激の教育研究
Restoration of Body and Brain

リハスタッフのためのコーチング
活用ガイド：医療福祉分野のコミュニケーションとマネジメント
A Guide to Coaching for Rehabilitation Practice and Education

URL http://www.reha.med.tohoku.ac.jp/

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University25

社会医工学

Biomedical Engineering for Health and Welfare

健康維持増進医工学
Health and Sports Science

Biomedical Engineering for Health and Welfare

健康とスポーツの医工学

神経電子医工学

スポーツや日常生活にはさまざまな体の「動き」があります。

Neural Electronic
Engineering

Biomedical Engineering for Health and Sports
その質や量を高めることが成功や健康につながります。一方

技術、慣性センサによる運動計測技術を応用し、脊髄損傷や脳血管障
害等による運動機能麻痺、感覚機能障害に対するリハビリテーション

身体活動レベル・体力と医療費の関連
Medical care cost and physical activity & performance
Geriatr Gerontol Int 2010 (Epub)

装置、動作支援装置を、日常でも利用可能なウェアラブルシステムとして実現するための研究開発を行う。また、これらの医工学的基盤技術の開発を行うともに、人（脳）−コンピュータ間の相互作用を考慮したシ関連する要因の解明② 筋肉減少症（サルコペニア）の原因と対策

教授 渡邉 高志③ 身体活動・体力と健康障害

Professor Takashi Watanabe④ 効率的な動作とその評価
Efficient temporal and spatial combination of movements
enables athletes to accomplish extreme performances leading
to success in sports competitions. On the other hand,
long-term losses of physical movements and activity may leadto various chronic life-style associated diseases. Our research
focuses on understanding the underlying mechanisms for
improvement and deterioration in movement skills andefficiency, in order to provide useful information for healthy
lifestyles and athletic activities.

URL

Medical Welfare
Engineering

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/fes/index.html
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/fes/English/index_eng.html

医療福祉工学の発展には、新たなセンサやアクチュエー

ライフサポート
工学

タの創製、システムや情報処理技術の高度化が重要な課

Life Support Engineering

Advanced medical welfare engineering for improvement of QOL (quality of life)

Life support engineering for safe and secure society
安全安心な生活や、高齢者及び障害者の自立した生活の実現のためには、生命・生活を支援する新しい工学技術分野（ライフサポート工止のための靴・床の開発、歩行安定性評価手法の開発、高性能なス
連する教育と研究を行う。

療福祉工学に関連する教育と研究を行っていきます。

① 歩行安定性に関するバイオメカニクス研究

皮膚状態計測用センサ
Palpation sensor for monitoring skin conditions② すべり転倒機構の解明に関する研究
教授 山口 健Our aim is to improve the QOL by technologies ofadvanced medical welfare systems such as developmentof the sensing and actuator devices, integration of thesystem, and information processing technologies, et al..
The research and education involved the innovation of
the sensor/actuator for medical welfare field, integrationof mechatoronics technologies including measurement
and control, and advanced information processing
technologies are carried out in our Laboratory.

准教授 奥山 武志

安全安心な社会を実現する生命・生活支援工学

ポーツ用品や生活用品の開発などを通じて、ライフサポート工学に関究も行い、新たなシステムの開発研究などに取り組み、医1. QOL technologies for medical welfare and health care
2. Development of tactile sensor system

FESリハビリテーションシステムの開発（歩行リハビリテーシ
ョンとFES足こぎ車いすリハビリテーションへの応用）
Development of FES rehabilitation system(applications to gait rehabilitation and FES cycling
wheelchair rehabilitation)学）の確立が必要である。本研究分野では、転倒機構の解明や転倒防設計や製作、それらに計測・自動制御やメカトロニクスなどの技術の組み込み、
さらに情報処理技術の高度化の研

Professor Mami Tanaka

ウェアラブル運動計測システムの開発と運動機能評価への応用
Development of wearable motion measurement
system and its application to evaluation of the
motor function

The neuromodulation mechanism that includes the electronic
information transmission is one of the control-information systemsof the living body and has important relations to functions of theliving body. In this laboratory, assistive technology and neural
prosthesis, therapeutic and rehabilitation systems for motor and/or
sensory disabilities are studied focusing on electronic external
control technique of the neuromuscular system on the basis ofcontrol engineering and electronic engineering.

スキーの酸素摂取量測定
Measuring oxygen uptake of skiing「やさしさ」を先端技術で創出する医療福祉工学② 触覚機能を有するセンサシステムの開発に関する研究② ウェアラブル運動計測システムの開発と運動機能評価への応用

1. motor control of paralyzed limbs by functional electrical stimulation (FES)
2. development of wearable motion measurement system and its
application to evaluation of the motor function
3. development of motor restoration system using functional
electrical stimulation (FES)

題となります。本研究分野ではセンサやアクチュエータの教授 田中 真美

① 機能的電気刺激（FES）
による麻痺肢の動作制御に関する研究

テムの開発

PS-1 knockdown

筋芽細胞の未分化維持因子PS-1の抑制による筋分化促進
Facilitation of skeletal muscle differentiation by suppressionof a protein that maintains undifferentiated status of
myogenic precursor cells（J Cell Sci 122, 4427-4438, 2009）.

http://www.sports.med.tohoku.ac.jp/① 医療・福祉・健康に関するQOL テクノロジーの創出

ステムへの展開を図り、先進的医療・福祉システムの実現を目指す。

③ 機能的電気刺激（FES）
を利用した運動リハビリテーションシス
Control

1. Investigation of mechanisms of restoration process ofdamaged skeletal muscle and factors that modifies theprocess.
2. Factors responsible for sarcopenia.
3. Epidemiology of physical activity and fitness.
4. Assessment of efficiency in movements.

医療福祉工学

運動系や感覚系の機能障害に対する支援・代行技術、治療・リハビリます。当分野ではさまざまな医工学的技術を駆使して「動き」① 骨格筋における損傷からの回復のメカニズムと回復効率に

Professor Ryoichi Nagatomi

Measurement and control for assisting and restoring motor functions, and for advanced
rehabilitation system
テーション技術等に関する研究を行う。特に、機能的電気刺激（FES）

います。

教授 永富 良一

運動機能の補助・再建，リハ支援のための計測・制御技術「動き」の質や量が低下していくと、自立した生活が困難になりの評価とその質の向上と低下に関わるメカニズムを追求して

社会医工学

Professor Takeshi Yamaguchi

点字読み取り用センサシステム
Tactile sensor system for reading Braille

すべり転倒機構の解明
Elucidation of the mechanism of slip-related falls③ 超耐滑靴底及び床の開発に関する研究
In order to realize an independent living of elderly people anddisabled people and a safe and secure life, the construction of newengineering filed that supports life and livelihood i.e. life support
engineering. Our laboratory promotes education and researchconcerning life support engineering through studies oninvestigation of fall mechanism, development of footwear andfloor for fall prevention, development of evaluation method of gaitstability, and development of high-performance sport equipment
and livingware, etc.
1. Biomechanical study on gait stability
2. Investigation of mechanism of fall due to induced slip
3. Development of high slip-resistant footwear and floor

超耐滑靴底意匠の開発
Development of high slip resistant shoe outsole
pattern

Associate Professor Takeshi Okuyama

URL http://rose.mech.tohoku.ac.jp/

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

URL http://www.glocaldream.mech.tohoku.ac.jp/ja/index.html
http://www.glocaldream.mech.tohoku.ac.jp/en/index.html

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University27医療機器創生医工学

Medical Device Innovation

Medical Device Innovation

研究領域 Divisions

医療機器創生医工学
Medical Device Innovation

医用光工学
Biomedical Optics

光学技術を駆使した無侵襲診断、ヘルスケア機器開発
Development of non-invasive diagnosis and healthcare devices using optical technology
新しい光学技術を導入することにより、センサ部に触れるだけで、人間ドックで得られるような血液中の成分を分析したり、息を吹きかけるだけで、さまざまな病気の診断を行うことができる
診断・ヘルスケア機器の研究を行っています。そのためのシステ
ム開発をはじめ、機器を構成する光ファイバなどの要素技術や生体組織の光学技術の解明など、幅広い分野で研究・開発を行っています。

教授 松浦 祐司

Professor Yuji Matsuura① 赤外光を用いた生体分光分析システム② 光ファイバガスセルを用いた高感度ガス分析システム③ 中空光ファイバおよび光ファイバ光学素子開発
By introducing new optical technology, we develop diagnostic andhealth care systems that analyze components in blood by touching
the optical sensor and that diagnose various diseases by simply
blowing on it. We are conducting research and development ina wide range of fields, including the development of healthcare
systems, elemental technologies such as the optical fibers for thosesystems, and the investigation of the various optical characteristics
of biological tissues.

（ここに医療機器創生医工学の説明が入ります）(Description : Medical Device Innovation)

研究分野 Laboratories●医用イメージング●医用光工学(1) Biological spectroscopic analysis system using infrared light

Biomedical Optics(2) High-sensitivity gas analysis system using an optical fiber gas cell

●生体機能創成学●ナノデバイス医工学(3) Development of hollow optical fibers and optical fiber devices

Biomedical Imaging
Bio-Medical Interface Fabrication

医療機器創生医工学

赤外光を用いた血糖測定器
Blood glucose measurement system using infrared
light

Nanodevice Engineering
光ファイバガスセルを用いた呼気分析装置
Breath analysis system using optical-fiber gas cell

●近未来生命情報工学

Next Generation Biological Information Technology

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/photonics/

医用イメージング
Biomedical Imaging

先進的データ収集・解析による生体組織のイメージング

生体機能創成学

本研究分野では、主に心血管系組織の三次元イメージング、高精度

Bio-Medical Interface
Fabrication

Imaging of biological tissues by novel data acquisition and analysis
自動組織診断、血液の流れの解析などを、超音波やCT（コンピューに医療応用を視野に入れた実用研究を産学連携体制のもとで行っている。
① ハイドロキシアパタイト膜形成による革新的歯科治療法② 生体親和表面の創成

中のさまざまな組織や生きた細胞のイメージングを実現し、各種病③ バイオミメティック表面の創成等。

態をバイオメカニクス的な視点から解析しています。
① 心血管系組織の三次元イメージングおよび高精度自動診断

准教授 水谷 正義② 心血管系の血液の流れの解析

Associate Professor Masayoshi Mizutani③ 高分解能生体イメージングのための超音波顕微鏡の開発
Our laboratory is developing signal and image processing methods ofultrasound, CT (computed tomography) and MRI (magnetic
resonance imaging) in order to realize three-dimensional imaging,
precise automatic diagnosis and flow analysis of cardiovascular tissues.
We are also developing several acoustic microscopes to visualize
kidney, liver, tendon, cartilage, bone and tooth besides cardiovascular
tissues and assessing pathophysiology from the view point of
biomechanics.
1. Three-dimensional / automatic precise diagnosis of cardiovascular
tissues
2. Blood flow analysis of cardiovascular system
3. Development of acoustic microscopes for precise biomedical
imaging

左上：左心室内の血流ベクトル
右上：指紋の三次元超音波像
左下：冠動脈の超音波顕微鏡像
右下：生きた細胞の超音波顕微鏡像
Upper left: Blood flow vector in left ventricle
Upper right: Three-dimensional ultrasound imageof fingerprint
Lower left: Ultrasound microscope image of coronary artery
Lower right: Ultrasound microscope image ofliving cell

URL http://www.ecei.tohoku.ac.jp/imaging/index.htm
http://www.ecei.tohoku.ac.jp/imaging/index-e.html

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ナノ精度機械加工等の高度な“ものづくり”技術を基盤として、ス
マート機能性インターフェース創成技術の創出と科学的解明、並び解析・画像解析を行うことで実現しています。また、高周波数の超音
心血管系以外にも、腎臓、肝臓、前立腺、腱、軟骨、骨、歯など身体のProfessor Yoshifumi Saijo

Fabrication of biocompatible/bio-functional interface using new machining processes

タ断層法）、MRI（磁気共鳴画像）などのデータを用い、独自の信号
波でナノレベルの解像度を実現した超音波顕微鏡の開発により、教授 西條 芳文

「生体に優しい」ものづくり：生体機能性インターフェースの創成

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Our laboratory aims to promote innovations of nano-precision
Micro/Meso Mechanical Manufacturing (M4 process) at the frontier ofmanufacturing technology for a smart functional interface. The
geometric structure and chemical composition of material surfaceschange in a variety of ways under machining conditions. Ourlaboratory examine this phenomenon and attempt to clarify andcontrol the mechanism. This method can create various surfacefunctions, such as biocompatibility, antibacterial activity, andwettability, which could lead to new surface creation processes. Our
goal is to create new principle and technology for the next-futurebio-medical interface and devices.
1. New dental treatment utilizing powder jet deposition ofhydroxyapatite,
2. Generation of biocompatible surface,
3. Fabrication of biomimetic surface, etc,

URL http://www.pm.mech.tohoku.ac.jp/
http://www.pm.mech.tohoku.ac.jp/english/

パウダージェットデポジション法を利用したハイドロキ
シアパタイト膜形成による革新的歯科治療法
New dental treatment utilizing powder jet
deposition of hydroxyapatite

生体親和表面の創成（生体活性機能の付与）
Generation of bio-active surface

バイオミメティックな発想での表面機能創成（材料表面の濡れ性の制御）
An example of surface function: surface wettability
controlGraduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University29医療機器創生医工学

Medical Device Innovation

ナノデバイス
医工学
Nanodevice Engineering

教授 芳賀 洋一

Professor Yoichi Haga

Biofluids Control System

マイクロ／ナノテクノロジーが創出する次世代医療機器
Next-generation medicine based on micro/nano technology

マイクロマシニング、ナノテクノロジー、MEMS（微小電気機械システム）技術などの微細加工技術を駆使して、小さく高機能，多機能な内視鏡やカテーテル、手術器具などの低侵襲医療機器を開発し、近い将来に役立つ実用的な医療機器の開発を行うとともに、長期的には体内からのロボット外科手術、マイクロサージェリーの実現を目指しています。この実現のために、マイクロセンサ、マイクロアクチュエータなどの運動機構、これらを一括で低コストに組み立てる技術開発を行っています。
また、これらの微細加工技術をヘルスケア（健康管理）用途に活用し、広く役立つ新
しい測定項目およびその手段を実現するとともに、体表に装着して用いることができる薄く軽いウェアラブルヘルスケア機器の開発を行っています。さらに、血管や脳などマイクロセンサを搭載した臓器モデルを開発し、医師の手術トレーニング、
医療機器開発における安全性および効果の評価に役立てることを目指しています。

極細径光ファイバ圧力センサ（外径125μm）
Ultra-miniature fiber-optic pressure sensor (O.D. 125μm)① 外径125μmの極細径光ファイバ圧力センサ② 高度な内視鏡手術を可能にする折れ曲がり変形内視鏡③ 管腔内挿入MRI(核磁気共鴫イメージング)プローブ④ 皮膚貼付型生体成分計測パッチ など
Small and high-functioning and multi-functioning endoscopes, surgical tools
have been developed using micro fabrication technologies, for example,
micromachining, nanotechnology and MEMS (Micro Electro Mechanical
Systems) technology aiming to realize practical and useful medical devices innear future, and we are aiming to realize robot surgery and microsurgery
from inside the human body in the future. Microsensors, microactuators, andbatch fabrication technologies for low cost and precise production have beenstudied and developed to realize the above. Utilizing these microfabrication
technologies, we also aim for healthcare applications to realize new widely
useful measurement items and methods and to develop thin and light weight
wearable healthcare devices. Furthermore, organ models, for example
vascular model and brain model, equipped with micro sensors have beendeveloped to contribute surgical training of medical doctors and to evaluate
effectiveness and safety of developing new medical devices.

近未来生命
情報工学
Next Generation
Biological Information
Technology

研究領域 Divisions

生体流動
システム医工学
Biofluids Control System

生体流動システム医工学講座では、血液循環系など生体内の複雑な流動システムの理解に基づく循環系疾患のメカニズムの解明やその予防および治療法の確立のため、流体力学的視点と生物学的視点の両面
腹腔内手術用変形型内視鏡（外径5mm）
Bending Transformative Endoscope for Intraperitoneal surgery（O.D. 5mm）

1. Ultra-miniature fiber-optic pressure sensor (O.D. 125µm)
2. Bending transformative endoscope which enables sophisticated endoscopic
surgery
3. Intraluminal MRI (Magnetic Resonance Imaging) probe
4. Patch system on the skin for continuous monitoring of biological substances

URL http://www.medmems.bme.tohoku.ac.jp/

からの教育・研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。
The Biofluids Control Systems Course provides education and research from the standpoints of both fluid
dynamics and biology, aimed at clarifying the mechanisms of circulatory system diseases and establishingmethods for treatment and prevention, based on an understanding of the blood circulating system andother complex fluid systems in vivo. We teach the following fields.

研究分野 Laboratories●融合シミュレーション医工学
皮膚貼付型生体成分計測用微小流路付金属針と流路断面（針外径200μm）
Metal needle with micro flow channel for biological substances
monitoring patch Cross-section view of flow channel (needle
O.D. 200µm).

発生の場からみた生命の解明と生命情報工学への応用

The application of complex biological networks throughout various stages of development
現代社会の環境の悪化は、地球温暖化だけではなく我々の体や精神も確実にむしばみつつある。小児ぜんそくやアレルギーの増加、学童期の自閉症の増加、若年性糖尿病の増加が世界中で見られ、未来への警告とし無視できない段階に達している。最近、これらの疾患の多くの部分が、ジャンクフードの過剰摂取やストレスをはじ

Integrated Biomedical Simulation

Integrated Biomedical
Simulation

害の発症に至る生体内現象のメカニズムの解明と、その予防法・

マイクロ流体デバイス・顕微鏡観察・超音波計測などによる実験研究、スーパーコンピュータによる大規模数値シミュレーションを駆使した計算研究、さらにそれらの融合研究により、疾患や障治療法の開発のための教育・研究を行っています。

② 細胞群の動態と相互作用の解明および制御③ 計測融合シミュレーションによる生体機能の解明と次世代医し、複雑系システム工学を駆使して母体から得られるかすかな胎児療機器の開発情報を計測、制御する近未来の医療工学を探る。

講師 笠原 好之

Integration of measurement and simulation to comprehend in vivo phenomena① 生体内微小環境を再現するマイクロ流体デバイスの開発

床研究やマウスを用いた動物実験、遺伝子解析などを通して解明

教授 齋藤 昌利

Biomedical Fluid System

実験計測とシミュレーションの融合による生体内現象の解明が解ってきた。本研究室では、母体の環境と胎児の病気の関係を臨

Professor Masatoshi Saito●医用流動工学

融合
シミュレーション
医工学

めとする妊娠中の母体を取り巻く住環境の悪化が原因であること

It has been found that some environments around fetus, such as
maternal diet and infection, affect the baby’s growth orconstitution significantly. For example, the excessive intake of fat
diet of mother during pregnancy is due to recent increase ofchildren's autism, juvenile diabetes, and air pollution aroundmother has been found the cause of increase in childhood asthma.
In spite of the recent advanced technology, most of the precise
mechanism of fetal differentiation process has been unknown inthe black box named uterus. In this laboratory, we study the fetal
diseases from the relationship between maternal conditions andfetal development using the mice experiments, gene analysis, andclinical studies. And we explore the medical engineering in thenear future though the study of measurement information
obtained from the faint fetal signals appeared from maternal body.

生体流動システム医工学

准教授 船本 健一

Associate Professor Kenichi Funamoto

世界で初めて胎児生体電気信号を抽出することによる
胎児心拍数モニタリング装置を開発し、2018年7月より発売が開始されました。この装置を用いることで高精度な胎児モニタリングか可能になります。

The Integrated Biomedical Simulation Laboratory conducts
education and research for elucidation of mechanisms leading
to diseases and disorders, and development of novel methods
for their prevention and treatment, based on the integrated
methodology of experimental measurement and numericalsimulation. Main research projects are listed below.

3-in-1生体模擬チップ
3-in-1 organ-on-a-chip

1. D evelopment of microfluidic devices to reproduce in vivo
microenvironments.
2. E lucidation and control of cellular dynamics and interactions.
3. Understanding biofunctions and development of novel medical
instruments by measurement-integrated simulation.

Senior Assistant Professor Yoshiyuki Kasahara

URL http://www.fetalecg.med.tohoku.ac.jp/kimuralab/kimuralab_top_jn.html
http://www.fetalecg.med.tohoku.ac.jp/kimuralab/kimuralab_top_en.html

30

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

URL http://www.ifs.tohoku.ac.jp/sme/index-j.htm
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/sme/index-e.htm

チップ内に生成した微小血管網
Microvascular network created in the chip

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University31生体流動システム医工学

Biofluids Control System

医用流動工学
Biomedical Fluid System

Artificial Organs

治療工学を通した生体の構造と機能の解明

To approach the structures and function of the body through biomedical engineering.
本研究分野では、治療に直接役立つ新デバイスの開発と、新デバイスの性能評価法の確立を目指した研究を行っています。これらを通じ、生体の構造と機能を学ぶことができると考えます。中でも血流および血管は身体を維持するために最も重要と捉え、脳動脈瘤の発見、診断、治療に寄与する医工学を展開し、生体環境や構造の再現に向けて、実験とコンピュータシミュレーション技術を礎に、国内外との積極的な共同研究を行い、重点的に取り組んでいます。

教授 太田 信Professor Makoto Ohta

口腔粘膜、骨モデルの研究開発① 生体高分子材料を用いた血管モデル、② 血流・治療のコンピュータシミュレーション③ 医療現場での血流測定法の開発

脳動脈瘤および脳動脈の形状と力学的機能を再現した血管モデルDevelopment of cerebral aneurysm model withrealistic physical material properties.

④ 深層学習を用いた血流解析

研究領域 Divisions

人工臓器
医工学
Artificial Organs

人工臓器医工学講座は、頭からお尻までおおよそすべての人工内臓の開発と研究を通じて、医学工学の境The focus of this laboratory is to develop new concept of implant
especially based on flow and to establish new methods for evaluating
the implants. For example, when you treat a cerebral aneurysm withendovascular treatment, you should know the effects of medical
devices on controls of blood flow. The flow may depend on thegeometry, materials and clinical conditions. Since these are so big
issues, we collaborate with biomaterial groups, biomechanical groups,
and medical groups to gather their top knowledge.
1. The development of blood vessel, oral mucosa, and bonebiomodels using biomaterial gel
2. Computational simulation for blood flow in aneurysms with treatments
3. Development of in-situ measurement of blood flow in treatments
4. Blood flow analysis using deep learning

人工臓器医工学

界領域における教育に尽力しています。講座内のさまざまな人工内臓開発プロジェクトを介して、医学と工学の基本知識を身につけることを目指します。
The Artificial Organs Course provides education in interdisciplinary fields of biomedical engineering
through R&D on almost all artificial organs, from head to tail. The aim is to instill students with basic
knowledge of medicine and engineering through various artificial organ development projects.

ステントを留置したときの脳動脈瘤付近の血流の様子
Blood flow in stent on cerebral artery withaneurysm

URL http://www.ifs.tohoku.ac.jp/bfc/html/index_ohta_j.html
http://www.ifs.tohoku.ac.jp/bfc/html/English/index_ohta_e.html

頭のてっぺんからお尻まで。全身のありとあらゆる人工内臓を具現化
Every kinds of artificial organs are developed in this division

教授 山家 智之

Professor
Tomoyuki Yambe

東北大学は人工臓器に関する長年の研究の伝統があります。空気圧補助人工心臓の最初の長期生存は東北大学で成功し、製品化に進み、また遠心ポンプ式補助人工心臓でも動物
実験世界記録を更新し、現在も、日本中で重症心不全患者の生命を救っています。また、現在、重症新型コロナ患者を救命しているECMOシステムの血液ポンプは、東北大学で実験されていたシステムです。
原理的には、身体のあらゆる臓器は機械化が可能であるといわれています。そういう意味
では、ひとつの臓器が病魔に冒されただけで、命を落としてしまうのはあまりにも残念です。
本研究講座は、人工心臓、人工心筋、人工食道、人工括約筋、てんかん制御装置等々、さま
ざまな人工臓器の開発研究を通じて、人類の健康と福祉に貢献していきます。

人工心筋埋め込みシェーマ
ナノセンサと形状記憶合金アクチュエータの組み合わせにより、心筋の収縮サポートを行う。
Schematic illustration of the artificial
myocardium① 補助人工心臓、全置換型人工心臓、人工心筋② 人工食道③ 人工括約筋④ てんかん制御装置⑤ ECMOシステム
Tohoku University has a long tradition of research on artificial organs. The first long-term
survival of a pneumatic ventricular assist device was successful at Tohoku University andproceeded to commercialization. The centrifugal pump ventricular assist device also set a
new world record for animal experiments and is still saving the lives of patients with severe
heart failure in Japan.
All intenal organs in human body are reported to be able to be replaced by the artificialorgans. Artificial heart, myocardium, esophagus, and sphincter are developed in thislaboratory.
Currently, the blood pump of the ECMO system, which is saving the lives of severe COVID19
patients, is a system that was being evaluated at Tohoku University.
1. Ventricular Assist Device, Total Artificial heart, Artificial myocardium
2. Artificial esophagus
3. Artificial sphincter
4. Convulsion attach stopper
5. Extra Corporeal Membrane Oxygenator (ECMO)

32

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

植込型遠心式補助人工心臓 EvaHeart-2
Implantable Rotary Blood Pump, Eva Heart2

開発されて
いる人工心
筋による心
補助効果は、
様々な定量
診断的な実
験により確
認されつつ
ある

重症新型コロナ感染症患者を救命するvvECMOシステム
vvECMO for the patientswith Covid-19

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

33

生体材料学

Medical Materials

Medical Materials

研究領域 Divisions

生体材料学

医用金属材料学
Metallurgical and Materials
Engineering for Biomedical
Applications

Medical Materials

生体材料学講座では、
インプラントや医用器具・部材等への応用を念頭に、金属ならではの特性を生かした
新医用材料やその組織・形態制御および加工プロセスの開発を通した医療貢献を目指して、金属学の基礎とその最新応用に関する教育研究を推進します。このため、生体材料学講座には以下の分野を設置しています。

教授 千葉 晶彦

In the Medical Materials Course, students will engage in research and development of titanium alloy andother metallic biomaterials from design to manufacturing, processing and evaluation under a system ofcollaboration with medical and dental researchers.

研究分野 Laboratories●医用金属構造形態制御学

Designing Metal for Medicine Based on Metallurgy●医用金属材料学

Metallurgical and Materials Engineering for Biomedical Applications

Professor Akihiko Chiba

生体材料学

先端金属加工学と最先端3D金属積層造形技術との融合による高機能医用金属材料の開発に関する研究

Development of highly functional medical metallic materials by advanced metal processing
人類社会の持続的発展のために必要不可欠な新規な高機能生体用金属材料の研究開発を行っている。具体的には、人工関節やステントに使用されるCo基合金やTi基合金を対象として、加工熱処理
や電子ビーム積層造形をはじめとした最新鋭の加工プロセッシン
グによって材料内部に起こる組織変化を系統的に調査・解析し、特性との関係の体系化を目指す。また、計算機シミュレーションを駆使して、最も優れた特性を引き出す組織形成のための加工プロセスの確立と特性発現メカニズムの解明にも取り組んでいる。
In order to establish advanced medical technology, it is important
to study highly functional metallic materials as biomaterials. Ourcurrent research focuses on electron beam additive manufacturing(EBAM), a cutting-edge additive manufacturing or 3D printing
technology, and its application for developing medical devices suchas artificial joints, stents, and spinal instrumentation devices. In
addition, we are trying to develop a novel processing thatcombines EBAM technology with basic deformation processing tocreate advanced medical metallic materials with superior
properties by controlling their microstructures. Using the latest
analytical techniques and computer simulation, we aim tosystemize the relationships between the processing, structure, andproperties of medical metallic materials.
電子ビーム積層造形で製造したCo-Cr-Mo合金製人工膝関節
Artificial knee joint made of Co0Cr-Mo alloy
fabricated by EBM.

URL http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp/index.html
http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp/english/index.html

医用金属
構造形態制御学
Designing Metal for
Medicine Based on Metallurgy

金属学に基づいた医用金属材料の成分・構造・形態制御に関する研究

Alloy, Structure and Morphology Design of Metals for Medicine Based on Material Science and Engineering
金属材料の構造およびその形態を、冶金学に基づくプロセスを用いて制御することにより、生体適合性・生体機能性に優れる新しい
医用金属材料を開発する。急冷凝固法等の非平衡プロセスを用いたナノ構造・非晶質化によって構造を制御し、新奇な機械的特性を呈する新しい医用金属を見出す。また，脱成分法等の改質プロセスを用いた無毒・多孔質表面化によって表面形態を制御し、既存または最新医用金属材料の更なる生体適合性の改善に貢献する。
Structure and morphology of metals are designed by metallurgicalmethods to develop new metals for medicine with highbiocompatibility and excellent biological function.

教授 加藤 秀実

Professor Hidemi Kato

1.Phase of metal is controlled to be the non-equilibrium states such as
glassy and nano-crystalline phases by mean of the non-equilibrium
process.
2.Surface or whole body of metal is controlled to be porous with lesstoxicity by mean of the dealloying technique.

SUS316L表面から毒性ニッケル元素を脱成分する
反応設計
Dealloying reaction design to remove toxic Ni
element from SUS316L surface

マグネシウム液体中に浸漬してニッケルが除去された
SUS316L表層断面を示すEDS分析結果
EDS results on cross section of SUS316L surface inwhich toxic Ni element has been selectively
removed in a Mg liquid

URL http://www.nem2.imr.tohoku.ac.jp/
http://www.nem2.imr.tohoku.ac.jp/index-e.html

34

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University35

生体システム制御医工学

Biomedical System Control Engineering

Biomedical System Control Engineering

研究領域 Divisions

生体システム
制御医工学

Biomedical System Control Engineering
生体システム制御医工学講座では、サイバネティクス、
システム制御工学、及び知能システム工学の医工学応用に関する教育研究を行います。本講座には、以下の分野を設置しています。

生体システム制御医工学

知能システム
医工学

神経情報処理機構の画像解析と知的診断・治療支援システムへの応用

Intelligent Biomedical
System Engineering

機能に至るまで、生体情報の可視化や知的解析により、神経疾患

Imaging Neurophysiology and Intelligent Computer-aided Diagnosis and Therapy
本分野では、
ミクロレベルの神経細胞活動からマクロレベルの脳機序解明や知的機能の数理モデル化など、医療・生命科学から理工学的な応用まで分野横断的な医工学システムに関する教育・研究を行う。国内外の多様な産学組織との共同研究により、カルシ

ウムイメージングやMRIによる、脳・神経疾患の発症機序解明も見据えた、脳機能解明や、医師の高度な専門知識とその獲得過程の数理モデル化による診断・治療システムの知能化技術の開発などを行い、臨床応用を目指す。
教授 本間 経康Professor Noriyasu Homma

Using information, systems and control engineering and advanced information technology, students will engage
in research related to development of biosystem modeling, state estimation and simulation techniques alongwith development of technology to optimally control artificial organs, rehabilitation equipment, healthcare
equipment and other medical systems as well as technology to achieve highly func-tional human interfaces.

By using multi-modal imaging techniques, we aim to accurately
visualize wide range of biomedical phenomena such as
microscopic neuronal activities as well as macroscopic whole brain
functions. The images can then be utilized for not only extracting
useful biomedical information, but also revealing mechanisms ofneural information processing. We also build computationalmodels of neural information processing inspired by highly
intellectual cognition skills of human specialists, such as medical
image diagnosis by radiologists. Based on the models and somemachine learning techniques, we develop intelligent computer-aided
systems for medical image diagnosis, interventional radiology, andimage-guided therapy.

細胞イメージング (左)，
全脳イメージング (中) を用いた脳機能解析研究と知的X線画像処理（右：腫瘍抽出の例）など臨床応用へ向けた研究
Multi-cellular imaging (left) and whole brain imaging(middle) for revealing brain functions and novel
intelligent imaging techniques (right: tumor extraction
from x-ray fluoroscopy) for diagnosis and therapy.

研究分野 Laboratories●サイバー医療システム

Cybermedicine and Biocybernetics●知能システム医工学

Intelligent Biomedical System Engineering●ニューロロボティクス

URL http://www.rii.med.tohoku.ac.jp/
http://www.rii.med.tohoku.ac.jp/index_en.html

Neuro-Robotics

サイバー医療システム

健康社会のためのサイバーフィジカルシステム
生体センシング、人工知能、システム制御を融合させた手法を用

ニューロ
ロボティクスCybermedicine andBiocybernetics

いて、生体システムの解析・評価・モデリングについて研究を行Neuro-Robotics

Cyber-physical Systems for Well-being Society

うと共に、医療・健康福祉におけるサイバーフィジカルシステム
に関する理論の構築と社会実装に向けた先進的技術の開発を進める。
1. サイバー空間を用いた健康管理システム
2. 非接触ヒューマンセンシング
3. 医療・健康福祉のためのバーチャルリアリティシステム
4. 生体信号に基づくデジタルコンテンツ評価

教授 杉田 典大Professor Norihiro Sugita

We are conducting a study on the analysis, evaluation, andmodeling of biological systems using methods that integrate
biological sensing, artificial intelligence, and system control. We
aim to propose theories about cyber–physical systems in medicine,
health, and welfare and develop advanced techniques for social
implementation.

鏡型生体信号計測デバイス
Mirror type device for non-contact measurementof biological signal

1. Cyber health management systems
2. Contactless human sensing
3. Virtual reality systems for medicine, health, and welfare
4. Assessment of digital content using biological signals

バーチャル足こぎ車いすシステム
Virtual cycling wheelchair

教授 林部 充宏

Professor Mitsuhiro Hayashibe

ロボティクスのためのニューロサイエンス、ニューロサイエンスのためのロボティクス
Robotics for Neuroscience, Neuroscience for Robotics

ロボットの世紀などと近年言われるが、特に実世界の環境との適応的イ
ンタラクションという側面ではまだまだ人間のもつ高度な運動制御、感覚機能から我々が学ぶべきことは多い。本研究室では人間の持つ環境
適応，運動学習能力を工学的にも脳科学的にも深く理解するため、情報処理およびロボティクスのモデル化技術をベースとして用い脳科学的にも説明が可能なレベルで人間の運動制御、学習メカニズムの解明とそれに資する人間の運動情報の収集およびロボティクスツールを用いた解析に関する技術開発を行っています。ロボティクスのためのニューロサ
イエンス、ニューロサイエンスのためのロボティクスと双方向的に科学するニューロロボティクスに取り組んでいます。また運動学習と脳の環
境知覚の研究から得た知見から，運動学習効果を最大限に引き出すニュ
ーロリハビリテーションを目指しています。
① 人間の運動制御、環境適応学習メカニズムの研究② 生体感覚信号、生体機能のモデリングと同定技術の開発③ 脊椎動物の冗長関節制御と生物運動学習に関する研究④ ロボット技術のニューロリハビリテーションへの展開

36

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

筋肉の機能，
生理，
変形ボリュームモデリングMuscle volumetric modeling for function, physiology anddeformation

Recently, the current era is referred as a century of robotics and AI.
However, robot capability in real life is still rather limited then there are still
a lot of things we need to deeply learn from advanced and robust motor
control and sensory functions which humans have, for next step forward.
Robotics is also useful as computational tool to understand human motor
learning mechanism. Neuroscience knowledge can be useful to improverobot capability.
We study on neuroscience for robotics and robotics for neuroscience as[Neuro-Robotics].
1. Study of human motor control, adaptive learning mechanism
2. Modeling and identifying biological signals and functions
3. Study on redundant joint control and biological motor learning of vertebrates
4. Development of robot technology to Neuro-Rehabilitation

URL http://neuro.mech.tohoku.ac.jp

経頭蓋直流電気刺激中のNIRS-EEG同期モデリング
NIRS-EEG joint imaging during transcranial direct
current stimulation

足圧力計測に依存しないバランス推定
Balance estimation
independent fromfoot pressure
measurement

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University37

生体情報システム学

Biomedical Information Systems

Biomedical Information Systems

研究領域 Divisions

生体情報
システム学

マイクロ
磁気デバイス
医工学
Micro Magnetic Devices
for Medical Engineering

以下の分野を設置しています。

生体との電磁コミュニケーションを確立し、生体のもつ情報システムとしてのはたらきを理解するためには、生体の有するさまざまな機能性を情報として捉え、それらを総合的に解明することが必要です。本研究分野は、生体の発する情報を受け取るセンシング技術ならびに生体に働きかけを行う技術に関する研究を推進しており、極めて高い磁界分解能を有する高周波キャリア型磁界センサや、
ワイヤレスアクチュエータ・マニピュレーターに関する研究開発を行っています。これらの成果の一部は、カプセル内視鏡の駆動機構等への応用が進められています。

③ 磁気利用次世代医療機器教授 石山 和志Professor Kazushi Ishiyama

研究分野 Laboratories
Bio-inspired Robotics

Move and Measure by Magnetics② マイクロ磁気アクチュエータ

The Biomedical Information Systems Course provides research and educa-tion concerning medical
applications of biological information processing. We teach the following fields.

●生物規範ロボティクス

電磁で生体とコミュニケーション。カプセル内視鏡への応用が進行中① 磁気センシングシステム

Biomedical Information Systems

生体情報システム学講座では、生体情報処理の医工学応用に関する教育研究を行います。本講座には、

生体情報システム学

For realizing good communication with human body, and forrealizing the properties of the human body as a information
system, we have to realize the function of the human body as
information. We are working on the technology for sensing theinformation from the human body and for approaching action to
the human body. High-frequency carrier-type magnetic field sensor
is studied for sensing system for bio-information. As one of theapproaching system for human body, wireless actuators andmanipulators are investigated. A part of this technology is applied
for a motion system for a capsule endoscope working in the colon
tube.

カプセル内視鏡駆動用アクチュエータ
Actuator for Capsule Endoscope

1. Magnetic sensing system
2. Micro magnetic actuators
3. New medical equipments using magnetic●マイクロ磁気デバイス医工学

Micro Magnetic Devices for Medical Engineering●ナノバイオ医工学

Nano-Biomedical Engineering

URL http://www.ishiyama.riec.tohoku.ac.jp/

生物規範
ロボティクスロボットを創りながら生き物のからくりを理解する

Bio-inspired Robotics

本研究室では、ロボティクスや数理科学、生物学、物理学といったさまざまな学問領域を縦横無尽に行き来しな

Understanding Biological Systems by Building Robots

生物は、自身の身体に持つ膨大な自由度を巧みに操り、実世界環境に対してしなやかかつタフに適応可能である。
がら、「ハードでドライ」なシステムを基盤とする既存技術では決してなし得ない、生物のような「しぶとさ」や「多芸多才さ」といった知を有する人工物システムの創成を目指した研究を進めている。

ナノバイオ
医工学

ナノで拓く新しいバイオセンサの世界

Nano-Biomedical
Engineering

上に再構成することにより、新しい医用・創薬用デバイスや生体機
胞膜、さらには細胞膜中の膜タンパク質（イオンチャネル）のような造体や半導体デバイスから生物科学に至る研究分野の融合であり、③ 絶滅動物の運動様式の理解・復元

学際領域にまたがる広範な知識と研究能力とを兼ね備えた人材を

Living organisms exhibit surprisingly adaptive and versatile
behavior in real time under unpredictable and unstructured realworld constraints. Such behaviors are achieved via spatiotemporal
coordination of a significantly large number of bodily degrees of
freedom. Clarifying these remarkable abilities enable us tounderstand life-like complex adaptive systems as well as toconstruct truly intelligent artificial systems. We study the designprinciple of autonomous decentralized systems that exhibit life-likeresilient behaviors from the viewpoints of robotics, mathematics,
nonlinear science, and physics.
1. Real-time adaptive control of legged robots via distributedneural system
2. Autonomous decentralized control of soft-bodied robots (e.g.
snake robot)
3. Understanding behaviors of extinct animals

能解析プラットフォームの創成を目指す。特に、神経細胞やその細の構築とそのメディカル応用について研究する。本分野は、ナノ構② ヘビ型ロボットなどのソフトロボットの自律分散制御

Professor Akio Ishiguro

ナノテクノロジーとバイオ材料を融合し、生体機能を小さなチップ

様々な階層のバイオ材料を対象に、人工細胞膜や人工神経回路網① 分散神経系による脚式ロボットの実時間適応制御

教授 石黒 章夫

New biosensor fields based on nanotechnology

育成する。

体の中の膜構造に倣った人工細胞膜デバイス

An artificial device that mimics biological cell membranes① 人工細胞膜デバイスの開発とその応用に関する研究
教授 平野 愛弓

Professor Ayumi Hirano

身体特性や移動速度の変化に応じて脚の動かし方を自
己組織的に適応可能な4脚ロボット
Quadruped robot driven by a fully decentralizedneural network-based control.

② 二次元バイオ材料に基づく電子・イオンデバイスの創成に関する研究③ 培養神経細胞を用いた人工神経回路網に関する研究
This group is developing novel nano-biomedical devices throughthe reconstitution of biological functions on small chips based on
the combination of nanotechnology and biological materials.
Attention is mainly focused on construction of artificial cell
membranes and artificial neuronal networks, and their application
to medical devices. This research field is a fusion of various fields,
including nanotechnology, nano-structures, semiconductor devices
and biological sciences.

生きた細胞を用いた神経回路の再構成

Reconstruction of neuronal circuits using living cells

1. Artificial cell-membrane devices and their medical application
2. Construction of electronic/ionic devices based on biologicaltwo-dimensional materials
3. Artificial neuronal networks using cultured neuronal cells

URL http://www.cmplx.riec.tohoku.ac.jp/

38

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

URL http://www.riec.tohoku.ac.jp/~hir-lab/index.html

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

39

Researchers Index
研究者索引

A

Researchers Index
研究者索引※Last name, First nameAbe, Takaaki………………………………… P24

Ishiyama, Kazushi… …………………… P39

Mizutani, Masayoshi…………………… P29

Arakawa, Mototaka… ………………… P12

Izumi, Shinichi……………………………… P25

Murayama, Kazutaka… ……………… P13

Professor｜Medical Science
Development of remedies for cancer, hypertension, diabetes and renal
failureProfessor｜Micro Magnetic Devices for Medical Engineering
Move and Measure by Magnetics

Associate Professor｜Medical UltrasoundResearch on new methods for ultrasonic measurements and controls forquantitative diagnosis of biological tissues

Professor｜Physical Medicine and Rehabilitation
Technology for restoring human activities based on neuroscience

Kanai, Hiroshi ……………………………… P12

Nakao, Mari… ……………………………… P25

Funamoto, Kenichi……………………… P31

Kanetaka, Hiroyasu… ………………… P17

Narushima, Takayuki… ……………… P17

Haga, Yoichi………………………………… P30

Kanzaki, Makoto… ……………………… P20

Niizuma, Kuniyasu… …………………… P23

Hayashibe, Mitsuhiro… ……………… P37

Kasahara, Yoshiyuki…………………… P30

Nishizawa, Matsuhiko………………… P21

Yamaguchi, Takeshi…………………… P27

Himori, Noriko… …………………………… P23

Kato, Hidemi………………………………… P34

Numayama, Keiko… …………………… P19

Yamamoto, Masaya…………………… P18

Hirano, Ayumi… …………………………… P39

Kawase, Tetsuaki… …………………… P22

Ohta, Makoto… …………………………… P32

Yambe, Tomoyuki… …………………… P33

Homma, Noriyasu… …………………… P37

Kikuchi, Kenji… …………………………… P19

Okuyama, Takeshi… …………………… P26

Yoshinobu, Tatsuo……………………… P13

Ishiguro, Akio… …………………………… P38

Kodama, Tetsuya… …………………… P16

Saijo, Yoshifumi…………………………… P28

Yoshizawa, Shin… ……………………… P16

Associate Professor｜Integrated Biomedical Simulation
Integration of measurement and simulation to comprehend in vivo
phenomena

H

Professor｜Nanodevice Engineering
Next-generation medicine based on micro/nano technology

Professor｜Rehabilitative Auditory Science
Hearing restoration for deafened patients using the approach based on thebiomedical engineering

Professor｜Biological Flow Studies
Biomechanics for studying biological functions

Associate Professor｜BIological Flow Studies
Biomechanics for studying biological functions

O

Associate Professor｜BIological Flow Studies
Biomechanics for studying biological functions

Professor｜Bio-inspired Robotics
Understanding Biological Systems by Building Robots

Ishikawa, Takuji…………………………… P19

Professor｜Wet Device Engineering
Research and development of bio-hybrid devices

Professor｜Designing Metal for Medicine Based on Metallurgy
Alloy, Structure and Morphology Design of Metals for Medicine Based onMaterial Science and Engineering

Professor｜Intelligent Biomedical System Engineering
Imaging Neurophysiology and Intelligent Computer-aided Diagnosis andTherapy

I

Professor｜Department of Neurosurgical Engineering and Translational Neuroscience
Development of new tools and therapies for neurosurgical diseases, andrapid translation to patientse

Senior Assistant Professor｜Next Generation Biological Information Technology
The application of complex biological networks throughout various stagesof development

Professor｜Nano-Biomedical Engineering
New biosensor fields based on nanotechnology

Professor｜Biomedical Engineering for Cancer
Preclinical study of early diagnostic and treatment of lymph nodemetastasis

M

Matsuura, Yuji……………………………… P29
Professor｜Biomedical Optics
Development of non-invasive diagnosis and healthcare devices using
optical technology

Professor｜Medical Nanosystem Engineering
Research and development of biomedical micro/nano system based on
semiconductor neural engineering

W

Professor｜Biomedical Fluid System
To approach the structures and function of the body through biomedical
engineering.

Associate Professor｜Medical Welfare Engineering
Advanced medical welfare engineering for improvement of QOL (quality of
life)

S

Professor｜Biomedical Imaging
Imaging of biological tissues by novel data acquisition and analysis

Watabe, Hiroshi…………………………… P14
Professor｜Radiation Informatics for Medical Imaging
Applied information technology for medical imaging with radiation

Watanabe, Takashi… ………………… P27

Professor｜Biomedical Materials Processing
Development of biofunctionalization process using metallic and ceramic
biomaterials

Professor｜Biomedical Nanoscience
Cold Atmospheric Plasma in Future Medicine and Healthcare

Associate professor｜Department of Aging Vision Healthcare
Early detection and treatment, and attempt for personalized medicine andprevention

Tanaka, Tetsu……………………………… P20

Professor｜Health and Sports Science
Biomedical Engineering for Health and Sports

Assistant Professor｜Physical Medicine and Rehabilitation
Technology for restoring human activities based on neuroscience

Professor｜Advanced Dental Science and Technology
Innovation of highly advanced medical technology using high technology
in bio-dental engineering

Professor｜Neuro-Robotics
Robotics for Neuroscience, Neuroscience for Robotics

40

Professor｜Medical Welfare Engineering
Advanced medical welfare engineering for improvement of QOL (quality oflife)

Fukusima, Takafumi…………………… P20

Professor｜Medical UltrasoundResearch on new methods for ultrasonic measurements and controls forquantitative diagnosis of biological tissues

Nagatomi, Ryoichi… …………………… P26

Tanaka, Mami… …………………………… P26

F

Professor｜Bone Regenerative Engieering
Development and in vivo evaluation of new bone regenerative
materials toward clinical application

NT

Chiba, Akihiko… …………………………… P35

Associate Professor｜Medical Nanosystem Engineering
Research and development of biomedical micro/nano system based on
semiconductor neural engineering

Kamakura, Shinji… ……………………… P24

Associate Professor｜Biomedical Supramolecular Analysis
Comprehensive analysis for biological suplamolecular complexes

Professor｜Cybermedicine and Biocybernetics
Cyber-physical Systems for Well-being Society

C

Professor｜Metallurgical and Materials Engineering for Biomedical Applications
Development of highly functional medical metallic materials by advanced
metal processing

K

Sugita, Norihiro…………………………… P36

Associate Professor｜Bio-Medical Interface Fabrication
Fabrication of biocompatible/bio-functional interface using new machining
processes

Professor｜Neural Electronic Engineering
Measurement and control for assisting and restoring motor functions, andfor advanced rehabilitation system

Y

Yabukami, Shin… ………………………… P15
Professor｜Electromagnetics for Biomedical Engineering
Electromagnetics for minimally invasive medical and welfare applications

Professor｜Life Support Engineering
Life support engineering for safe and secure society

Professor｜Biofunctional Materials Processing
Development of biofunctional materials process for regenerative medicine
and drug delivery systems

Professor｜Artificial Organs
Every kinds of artificial organs are developed in this division

Professor｜Biosensing
Development of Bio-Electronic Interface

Professor｜Ultrasound Enhanced Nanomedicine
Noninvasive ultrasonic treatment of non-superficial tissue

Saito, Masatoshi………………………… P30
Professor｜Next Generation Biological Information Technology
The application of complex biological networks throughout various stagesof development■Biomedical Measurements and Diagnostics■Biomedical Engineering for Diagnosis and Treatment■Biomechanical Engineering■Regenerative and Biomedical Engineering■Biomedical Engineering for Health and Welfare		■Biofluids Control System			■Artificial Organs					■Medical Materials■Biomedical System Control Engineering■Biomedical Information Systems

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University■Medical Device Innovation

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

41

研究センター

研究センター
Research Center

Research Center2014年7月に医工学研究科に2つの研究センターを設置しました。
研究センターの目的は、本研究科に所属する研究者を中心に学内外の研究者・企業との共同研究および国際展開を推進することです。研究センターは、講座・研究分野の枠にとらわれず、
プロジェクトに応じて参加する研究者で構成されています。

がん医工学センター

医療機器創生開発センター
Medical Device Innovation Center
革新的医療機器の開発とその国際展開は日本の命運

Development of innovative medical devices and its globalを担う重要なテーマです。医療機器は医薬品と比較して、

outreach is one of the most important issues for future of

その種類が多く使用用途が多岐にわたるため、臨床ニーズを的確に反映した機器を個別に開発することが求めら

Biomedical Engineering Cancer Research Center

床ニーズに東北大学医工学研究科および関連部局の研by medical doctors or co-medical staffs with the

人を超え、その半数ががんで死亡数しております。がんdiagnosed with cancer, and around half this number die

究者が有する工学的シーズをマッチングさせます。また、

each year. The mission of The Biomedical Engineering

医療機器のプロトタイプを作製し、東北大学病院臨床研

Cancer Research Center (BECRC) is to eliminate cancer in

究推進センターと連携することで、動物実験などの前臨Japan and indeed the world, through systematization that

学を推進できる組織横断的な教育・研究体制を図り、がintegrates the prevention, diagnosis and evaluation ofんに苦しむ患者の根絶を目的に研究活動をおこなってcancer,おります。活動内容は以下の通りです。

andthroughtheestablishmentofaninterdisciplinary education/research framework.
The main functions of the BECRC are to:1) 最先端のがん医工学研究の促進

1) Promote leading-edge biomedical engineering research2) 国際的な研究環境の整備

in the field of cancer

3) 国際的な臨床試験体制の強化

study of cancer3) Consolidate the international clinical trial system forcancer

センター長

小玉 哲也

4) Develop innovative methods in biomedical engineeringengineering seeds possessed by the researchers in
Graduate School of Biomedical Engineering and related
faculties in Tohoku University. The center produces the
prototype of the medical device from the idea of matching

床試験や臨床治験への展開を図ります。

of clinical needs and engineering seeds and it relays to

活動内容は以下の通りです。

animal experiments or clinical trials with the collaboration1) 臨床ニーズと工学シーズのマッチング

Tohoku University Hospital.

2) 医療機器のプロトタイプ作製

The main functions of the Medical Device Innovation

3) 医療機器開発に関する産学連携の推進

Center are to:with Clinical Research, Innovation and Education Center,1) Match the clinical needs and engineering seeds

2) Establish an international research environment for the4) がん医工学の新学術領域の創生

should be tailor-made for the each clinical needs. Medical
Device Innovation Center matches the clinical needs raised

In 2010, more than 800,000 people in Japan were newly

関する学問を体系化し、医工学の観点からがんの医工

medical device has a wide variety of size and styles and it

れます。医療機器創生開発センターは、医療従事者の臨本邦におけるがんの罹患者数は2010年で800,000
医工学センターでは、がんの予防、診断および治療法にJapan. In comparison with pharmaceutical products,

センター長

西條 芳文

2) Produce prototypes of medical devices
3) Promote collaboration between academia and industry
Director Yoshifumi Saijo

to treat cancer
Director Tetsuya Kodama

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

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修了後の進路

修了後の進路Career Options for Graduates

Career Options for Graduates
医工学研究科には医工学専攻博士前期2年の課程および後期3年の課程が設置され、それぞれ修士（医工学）および博士（医工学）の学位を取得することができます。医療機器開発の現場から関連官庁、教育研究者等、多岐にわたる進路での活躍が期待されます。本医工学研究科では、以下のような人材の育成輩出を目指しています。
The Graduate School of Biomedical Engineering oﬀers a graduate course, which is divided into a two-year course(zennki-katei or Master's course) and a subsequent three-year course (koki-katei or Doctoral Course). Students thatcomplete the courses are granted a masterʼs degree (shushi-go) and doctorʼs degree (hakushi-go), respectively. The
career options are varied, from the front lines of medical equipment development to related governmental agencies
and education and research institutes. The aim of the Graduate School of Biomedical Engineering is to train andproduce human resources such as the following:

修了者の進路状況
2021年度修了者
進学 5％

その他 5％

これまでの主な就職先〈一般企業〉

KDDI㈱ / NTT東日本㈱ / 旭化成㈱ / オムロン㈱ / オリンパス㈱ / ㈱エー・アンド・デイ /㈱エーピーコミュニケーションズ / キャノン㈱ / コニカミノルタ㈱ / シスメックス㈱ /シャープ㈱ / 常陽銀行 / シンフォニアテクノロジー㈱ / スカイマーク㈱ / セイコーエプソ
ン㈱ / ソニー㈱ / テルモ㈱ / キヤノンメディカルシステムズ㈱ / 東北電力㈱ / 日産自動車㈱ / 日本光電工業㈱ / 任天堂㈱ / 東杜シーテック㈱ / ファナック㈱ / 富士ゼロックス㈱ /富士通㈱ / 富士フイルム㈱ / フナコシ㈱ / 本田技研工業㈱ / 三菱重工業㈱ / ヤマハ発動機㈱ / リオン㈱ / ㈱富士通新潟システムズ / ㈱ハッピージャパン / ㈱村田製作所 / ㈱日立
ハイテクノロジーズ / ㈱島津製作所 / ㈱ジャムコ / ㈱デンソー / ㈱電通デジタル・ホー
ルディングス / ㈱東芝 / ㈱ニコン / ㈱日立製作所 / ㈱フジクラ / ㈱三井住友銀行 / ㈱五藤

教育研究者 Educators and researchers

光学研究所 / 三菱電機インフォメーションネットワーク㈱ / 三菱自動車工業㈱ / 三菱電機
エンジニアリング㈱ / 中部電力㈱ / 東レ㈱ / 日本メドトロニック㈱ / 日本航空㈱ / 日本電気㈱ / 富士電機㈱ / 全日本空輸㈱ / JR東海㈱ / 大正製薬㈱ / ㈱野村総合研究所 / みずほ情新しい医工学を築き上げる能力を有する基礎的研究者で、学生の教育と研究を遂行する国公私立大学の教員や国報総研㈱ / 川崎重工業㈱ / PHC㈱ / パナソニック㈱ / テルモ㈱ / オリンパス㈱ / 帝人㈱公立研究機関の研究者になり得る者で、わが国の医工学関連の研究を推進するとともに、後進の育成にあたる人材。

就職 90％

Basic researchers with the ability to make new developments in biomedical engineering that can become teaching staﬀ at national and private universities carrying out student education and research and researchers atnational research institutes that will promote biomedical engineering research in Japan and train their juniors.

〈その他〉
東北大学 / 秋田県立大学 / 近畿大学 / 大阪大学 / 名古屋大学医学部附属病院 / 独立行政法人
国立高等専門学校機構 一関工業高等専門学校 / 東北大学病院 / 国立研究開発法人 理化学研究所 /（独）医薬品医療機器総合機構 / 経済産業省 / 防衛省 / 神奈川県庁 / 栃木県庁 / 仙台市役
所 /（一財）広南会広南病院 /（一財）日本海事協会 / 航空自衛隊 / 宮城県庁 / 特許庁 / NHK

生体医工学関連官庁職員 Staﬀ at government biomedical engineering agencies
医工学や社会医工学、医療経済、法制、知財等に広い知識を有する技術者で、官僚としてわが国の医療行政や医工学関連の技術・政策立案、国・自治体等の医療プロジェクトの企画、国内・国際規格の創案、医療機器審査やその管理等に参画できる人材。
Engineers with wide-ranging knowledge ﬁelds such as biomedical engineering, socio-biomedical engineering,
medical economics, law and intellectual property that can participate in technical and policy proposals related tohealth services and biomedical engineering in Japan, planning of national and local medical treatment projects,
creation of national and international standards, review and management of medical equipment, etc. as government oﬃcials.

医療機器開発技術者 Medical equipment development engineers
医工学関連企業において、新しい医療機器の考案、設計開発の能力、組織工学・再生医療等の技術を備えた技術者

Graduates of the course situation〈General companies〉

2021 graduates
graduateschool5％

Other 5％で、医療機器製造・販売企業、医療機器ベンチャーの起業者、医薬品関連企業等に貢献できる人材。また、薬事法改正に伴って医療機器製造販売企業に義務付けられた医工学系の技術者、さらにこれらの企業で医工学関連の技術特許
や臨床治験などの法規を担当する技術者も含まれます。
Engineers at biomedical corporations that are able to design and develop new medical equipment and have skills
related to tissue engineering and regenerative medicine. Engineers who can start medical equipment manufacturing/sales companies and medical equipment ventures, and can contribute to medical and pharmaceutical companies. This includes biomedical engineers required at medical equipment manufacturing and sales companies by
the amendment to the Pharmaceutical Aﬀairs Law and engineers at these companies in charge of handlingregulations related to biomedical engineering technical patents and clinical studies.

病院での機器管理者 Equipment managers at hospitals
病院内の診断治療機器の改良、
メンテナンス、管理等の知識と能力を備えた技術者で、臨床工学技士の指導や病院の近代化計画に力を発揮できる人材。
Engineers with the knowledge and skills to modify, maintain and manage diagnostic and treatment
equipment at hospitals and exercise their ability to provide guidance to clinical engineers and formulate
hospital modernization plans.

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Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

The main employment of the past

Employment
90％

KDDI CORPORATION / NIPPON TELEGRAPH AND TELEPHONE EAST CORPORATION /Asahi Kasei Corp. / OMRON Corporation / Olympus Corporation / A&D Company,
Limited / AP Communications Co., Ltd. / Canon Inc. / KONICA MINOLTA, INC. / Sysmex
Corporation / Sharp Corporation / JOYO BANK, Ltd / SINFONIA TECHNOLOGY CO.,LTD. / Skymark Airlines Inc. / SEIKO EPSON CORPORATION / Sony Corporation /TERUMO CORPORATION / TOSHIBA MEDICAL SYSTEMS CORPORATION / Tohoku
Electric Power Co.,Inc. / NISSAN MOTOR CO.,LTD. / NIHON KOHDEN CORPORATION/ Nintendo Co., Ltd. / Tohto C-tech Corporation / FANUC CORPORATION / Fuji
Xerox Co., Ltd. / FUJITSU LIMITED / FUJIFILM Corporation / Funakoshi Co., Ltd. /Honda Motor Co., Ltd. / Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. / Yamaha Motor Co., Ltd.
/ RION Co., Ltd. / FUJITSU NIIGATA SYSTEMS LIMITED / HappyJapan Inc. / Murata
Manufacturing Company, Ltd. / Hitachi High-Technologies Corporation / SHIMADZUCORPORATION / JAMCO CORPORATION / DENSO Corporation / Dentsu Digital
Holdings, Inc. / TOSHIBA CORPORATION / NIKON CORPORATION / Hitachi, Ltd. /Fujikura Ltd. / Sumitomo Mitsui Banking Corporation / GOTO INC / Mitsubishi Electric
Information Network Corporation / Mitsubishi Motors Corporation / Mitsubishi ElectricEngineering Co., Ltd. / CHUBU Electric Power Co.,Inc. / TORAY INDUSTRIES, INC. /Medtronic / Japan Airlines Co., Ltd. / NEC Corporation / FUJI ELECTRIC CO., LTD. /Kawasaki Heavy Industries Co., Ltd / PHC Co., Ltd / Panasonic Co., Ltd / Terumo Co.,Ltd / Olympus Co., Ltd / Teijin Co., Ltd〈Other〉

TOHOKU UNIVERSITY / Akita Prefectural University / Kindai University / Osaka
University / Nagoya University Hospital / National Institute of Technology, Ichinoseki
College / Tohoku University Hospital / RIKEN, Japan / Pharmaceuticals and Medical
Devices Agency / Ministry of Economy, Trade and Industry / Ministry of Defense /Kanagawa Prefectural Government / Tochigi Prefecture / City of Sendai / Kohnan
Hospital / Nippon Kaiji Kyokai/Japan Air Self-Defense Force / Miyagi Prefecture /Patent Office / NHK

Graduate School of Biomedical Engineering, Tohoku University

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