世 界 初 の 医 療 機 器 を 作 り たい

保健医療学部学

Tetsuji Yamaoka
脱細胞化組織、組織工学、バイオイメージング、
生体吸収性バイオマテリアル

臨床工学科

︱

学

大学大学

立

学
学
立大学
大学
学

︱
立
立
学
学

学
大学
大学

学

学

学

学

学
学

学

学

学

学

学

学

学
学

バイ オマテリアル・医 用 材 料

シーズ・地域連携テーマ例

1980 年代、皮膚組織や神経組織や骨／軟骨組織を工学的に再建する試みが世界中で注目を集め “ 組織工学 ” とよばれ、その 3 要素としては細胞・スキャ
ホールド・増殖因子が提唱されました。
その後、
ES 細胞や iPS 細胞の研究が大きく発展し、“ 再生医療 ” として更なる進化を遂げました。
さらに近年、生体内に存在している細胞や幹細胞の機能や治癒力を最大限に活用するために、優れた環境を提供する機能性スキャホールドの開発が注目されています。現在、生体吸収性高分子スキャホールドや、動物や人の組織から細胞成分を除去した脱細胞化スキャホールドにより、失われた組織や臓器の再生を目指しています。

世界で最も細い工血管の開発
糖尿病が酷くなると細い血管が閉塞してしまい足を切断しなければならないことがあります。もしも内径が 2mm 程度で数十センチの長さの人工血管があれば、この切断を回避することが出来ます。しかし、現在の高分子素材
製の人工血管では内径が 6mm 以上で無ければすぐに詰まってしまいます。
様々な素材で人工血管を作製してその開存性（血液が流れ続ける性質）を大動物で検証してきました。そして、食用ダチョウの頸動脈から細胞を除去（脱細胞化）し、さらに、移植後に内膜組織が再生するように内腔面をペプチド修飾する技術を開発することで、世界で初めて、内径 2mm の人工血管の開発に成功しました。
その後、安全性試験をすすめ、臨床医および起業と共同で実用化に向けて研究を続けています。

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

5 4

学

生体機能を再生するバイオマテリアル
受賞

22 11
学
学
23 6
学
学
23 12
IAAM Medal-2010 (International Associationof Advanced Materials)
論文

Accelerated tissue regeneration by patterned pore structure into
decellularized vascular grafts, A.Mahara, K.Kojima, M.Yamamoto,Y.Hirano, and T.Yamaoka, J Maters Chem B, 10 (14), 2544-2550, 2022
REDV modiﬁed decellulari ed micro ascular grafts for arterial andvenous reconstruction, H.Yamanaka, A.Mahara, N.Morimoto and T.
Yamaoka, J Biomed Mater Res Part A, 110 (3), 547-558, 2022
Artificial switching of the metabolic processing pathway of an
etiologic factor, 2-microglobulin, by a navigator molecule, Yusuke
Kambe, Kento Koyashiki, Yoshiaki Hirano, Mariko Harada-Shiba,
Tetsuji Yamaoka, Journal of Controlled Release, 327, 8-18, 2020
Extracorporeal high-pressure therapy (EHPT) for malignant
melanoma consisting of simultaneous tumor eradication
and autologous dermal substitute preparation, C. Jinno, N.
Morimoto, A. Mahara, M. Sakamoto, S. Ogino, T. Fujisato, S.
Suzuki, and T. Yamaoka, Regen Ther,15,187-194, 2020
Tissue engineered su millimeter diameter ascular grafts for free ap
survival in rat model, Hiroki Yamanaka, Tetsuji Yamaoka, Atsushi Mahara,
Naoki Morimoto, Shigehiko Suzuki, Biomaterials 179 156-163, 2018243
書籍等出版物,
2019
Decellularized Extracellular Matrix: Characterization,
Fabrication and Applications, Tetsuji Yamaoka,
Takashi Hoshiba, Royal Society of Chemistry, 2019
大

学

2018

競争的資金等の研究課題
小JST/AMEDS
H24-R3
社会貢献活動WG

2012-2013
WG
WG

小2016-2017/
WG
ISO/TC150/SC1 SC4 SC5 SC72007-

2014-2015

2022-2023

保健医療学部

学

Hiroki Kitaura

大学大学
大学
大学
大学
公立小松大学

学
学
学
学

︱

学

学

臨床工学科

光学的イメージング、神経生理学、神経病理学

︱
学

学

学

学

学

学

学

学

多面的アプローチによるてんかん病態機序の解明
てんかんは有病率が約 100 人に 1 人とも言われている主要な神経疾患の一つですが、発作のコントロールさえ上手くできれば、多くの方ではほぼ問題なく日常生活を送ることができます。既存薬による完全な発作コントロール
が難しい方でも、発作の始まる部位が決まっている場合、発作源（発作焦点）の切除手術で発作が消失することがあります。切除された脳組織には発作を引き起こすメカニズムが含まれているため、実際の切除病理標本などを対象に、異常神経活動の始まり方や広がり方を画像的に解析することで難治性てんかんの病態解明に取り組んでいます。また、局所的な発作焦点の解析だけでは分からない部分を新規に構築した動物モデルにより検証しています。それらによって、新しい治療薬や神経活動制御装置（ニューロモデュレーター）の開発に繋がることを目指しています。

てんかん原性と発作原性の関連を病態生理学的に解析
新潟大学脳研究所病理学分野および国立病院機構西新潟中央病院脳神経外科との共同研究により、手術で切除された実際の発作焦点脳組織内における異常興奮の伝播様式を生体外で画像的に解析しています。このアプローチ
は、病理組織学的な形態変化と生理学的な機能変化を融合することで、実際のヒト病巣における異常興奮の発生メカニズム（てんかん原性機序）の検討を可能とします。また、発作焦点で発生した異常興奮も脳全体で十分な出力を持つてんかん波として出力されなければ、行動上のてんかん発作には至らないと考えられます（発作原性）。そこで、環境要因を制御した新規のてんかん動物モデルを作製して、てんかん原性と発作原性の関わり、さらには未知
ています。

受賞

2024 32019 8

学

Juhn & Mary Wada

論文

USP10 inhibits aberrant cytoplasmic aggregationof TDP-43 by promoting stress granule clearance,
Takahashi M, Kitaura H, et al., Molecular and Cellular
Biology, In press, 2022
Reactive astrocytes contribute to epileptogenesis inpatients with cavernous angioma, Kitaura H, et al.,Epilepsy Research. 176, 106732, 2021.
Glial pathology in a novel spontaneous mutant mouseof the Eif2b5 gene: a vanishing white matter diseasemodel, Terumitsu M, Kitaura H, et al., Journal of
Neurochemistry, 154, 25-40, 2020.
Skull diploë is rich in aquaporin-4, Suzuki Y, Kitaura H,
et al., Heliyon, 6, e03259, 2020.
USP10 is a critical factor for Tau-positive stress granuleformation in neuronal cells, Piatnitskaia S, Takahashi M,
itauraet al cientiﬁc Reports
Pathophysiological characteristics associated withepileptogenesis in human hippocampal sclerosis,
Kitaura H, et al., eBioMedicine, 29, 38-46, 2018.
Ca2+ permeable AMPA receptors associated withepileptogenesis of hypothalamic hamartoma, Kitaura
H, et al., Epilepsia, 58,59-63, 2017.
書籍等出版物学

Neuroscience
学

Clinical
36 pp.970-972 2018

pp.17-21 2018

講演・口頭発表等

45
学
2022 1Asia-Oceania Society of Neuropatholgy
2021
9
54
学
2021 962
学
2021 5
公2020 1
競争的資金等の研究課題
学

2023 -2026

CC

2023 -2026

B2019 -2022
32015 -2018

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin gである発作原性の病理学的メカニズムに切り込むことを目的に研究を進め

病態神経科学

シーズ・地域連携テーマ例

5 5

保健医療学部

解剖学一般（含組織学・発生学）、生殖生物学

臨床工学科

︱

学

Hiroki Nakata

大学大学
大学
大学
大学
公立小松大学

︱

学

学
学

学

学
学

学
学
学

学

学
学

学

学
学

究

学

医学系

シーズ・地域連携テーマ例
学

顕微鏡でミクロの世界を「見る」
解剖学は形態の詳細な観察により、その背後にある生命原理を解き明かす学問です。解剖学は古い学問と思われがちですが、「見る」技術の発達により日々進化しています。解剖学は肉眼解剖学、組織学、細胞学、発生学、比較解剖学を含みます。わたしはその 1 つ、組織学が最も好きです。組織学は様々な顕微鏡を駆使し、生命の美しい構造を分子レベルで「見る」学問です。

細胞レベルで大きな構造を三次元で「見る」「見る」技術の発展し続ける現在においても、組織切片の顕微鏡観察はゴールドスタンダードです。しかしながら、三次元の組織から作られた組織切片
は二次元の情報しか持ちません。オリジナルの三次元情報を得るためには、二次元の連続画像を取得し、それを再構築する必要があります。
近年、二次元の連続画像を取得する新しいイメージング技術と連続画像から三次元画像表示できるハード・ソフトウェアの出現により、正確な三次元再構築が可能となってきました。しかしながら、数 mm を超える大きな構造を細胞レベルで全て三次元観察することは今もなお難しいです。わたしは連続切片を使って、数 mm を超える大きな構造を細胞レベルで三次元再構築することにチャ
レンジしています。
誰も見たことがなかった世界を最初に体験できます。

受賞

2023
2019

学

42
学

2018

学

2018

学

29

論文

Three-dimensional analysis of junctions between
efferent and epididymal ducts in the human caput
epididymis. Nakata H, Iseki S, Mizokami A. Andrology,
12(1), 87-97, 2024
Three-dimensional reconstruction of testis cords/
seminiferous tubules, Nakata H, Iseki S, Mizokami A,
Reproductive and Medicine and Biology, 20(4), 402409, 2021
Three-dimensional structure of testis cords in miceand rats, Nakata H, Omotehara T, Itoh M, Iseki S,
Mizokami A, Andrology, 9(6), 1911-1922, 2021
Three-Dimensional Analysis of Busulfan-Induced
Spermatogenesis Disorder in Mice, Nakata H,
Nakano T, Iseki S, Mizokami A, Frontiers in cell anddevelopmental biology, 17;8:609278, 2020
Morphology of mouse seminiferous tubules, Nakata H,
Anatomical science international, 94, 1-10, 2019
Three-dimensional structure of efferent andepididymal ducts in mice. Nakata H, Iseki S, Journalof Anatomy, 235(2), 271-280, 2019
Three-dimensional analysis of seminiferous tubules andspermatogenic waves in mice, Nakata H, Sonomura T,
Iseki S, Reproduction, 154(5), 569-579, 2017
講演・口頭発表等

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

5 6

1.

KAA-JAA joint Symposium Three-dimensional
structure of mouse seminiferous tubules, Nakata
H, 69th Annual Meeting of Korean Association of
Anatomist, 2019 10
TESE
学,
,
学
37 学 大 ,2018 6

3D

3
学

学

,
, 2017 7公,

競争的資金等の研究課題
学

2.

PAS

学

2021

C

学

公

2021-2023
学

35

大学大学

学
学

公立小松大学
学

学

学
学

学

︱

臨床工学科

人工知能、機械学習

保健医療学部人 工 知 能は人 を 超 える学

Kazuhisa Fujita

︱

学

学
学

学

人工知能が宇宙へ羽ばたく

論文

大規模言語モデルを駆使した対話型人工知能は、人間と同様に会話が可能であり、プログラミングにおいてもその能力を発揮し、ソフトウェア開発において不可欠な存在となっています。さらに、人工知能は人間と同じ様に誤解や間違いを犯すことがあり、その振る舞いはますます人間に近づいています。
しかし、自己保存や自己複製といった本能や意識の欠如は、人工知能がまだ生物とは根本的に異なる存在であることを示しています。私は、学際的視点を持って人工知能が生物へ進化するための一助となる基礎的な人工知能研究を行っています。そして、人類が生み出した人工知能が宇宙へ羽ばたき、宇宙を知性に満ちた場所にすることを期待します。

人工知能・機械学習の技術開発
研究成果の一つに手加減できるゲーム人工知能があります。AlphaGo のよ
うなゲーム人工知能は、人間よりも遥かに強力です。ゲーム人工知能と人間が対戦すれば必ず人間が負けるでしょう。しかし、それではゲームは楽しくありません。そこで、私はゲームの勝率をリアルタイムに推定し、それに応じ適切に手加減できるゲーム人工知能を実現しました。
さらに研究成果として、ベクトル量子化・クラスタリング手法といった機
械学習技術の開発があります。その一つに、ビッグデータに対応したク
ラスタリング手法の開発があります。ビッグデータは巨大なためクラスタリングにかかる時間が莫大にのように既存手法に比べ圧倒的に高速です。また、円柱座標に分布するデータのための新しいデータ解

1

析手法を開発しました。開発した手法を画像処理に適用したところ、図2 のように色相に基づく色の減色が可能になりました。最近では、時間変化するデータに対応したベクトル量子化手法の開発を行いました。

社会貢献活動2.

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

なるのですが、開発した手法は図 1

An efficient and straightforward online quantization
method for a data stream through remove-birth
updating. Kazuhisa Fujita, PeerJ Computer Science,
10, e1789, 2024.
Characteristics of networks generated by kernel growing
neural gas. Kazuhisa Fujita, International Journal of
Artiﬁcial Intelligence Applications
AlphaDDA: board game artificial intelligence withdynamic difﬁculty ad ustment using Alpha ero a uhisa
Fujita, PeerJ Computer Science, 8, e1123, 2022.
Approximate spectral clustering using both reference
vectors and topology of the network generated by
growing neural gas. Kazuhisa Fujita, PeerJ Computer
Science, 7, e679, 1-22, 2021
Neural mechanisms of maintenance and manipulationof information of temporal sequences in working
memory. Hikaru Tokuhara, Kazuhisa Fujita, and Yoshiki
Kashimori, Cognitive Computation, 13, 1085-1098, 2021
Estimation of the number of clusters on d-dimensional
sphere. Kazuhisa Fujita, Artificial Intelligence
Research, 10, 57-63, 2021
A neural mechanism of cue-outcome expectancy
generated by the interaction between orbitofrontal
cortex and amygdala. Kenji Takei, Kazuhisa Fujita, andYoshiki Kashimori, Chemical Senses, 45, 15-26, 2020
Representation of object's shape by multiple electric
images in electrolocation. Kazuhisa Fujita and Yoshiki
Kashimori, Biological Cybernetics, 113, 239-255, 2019
Evaluation of the computational efficacy in GPUaccelerated simulations of spiking neurons.
Kazuhisa Fujita, Shun Okuno, and Yoshiki Kashimori,Computing, 100, 907-926, 2018
A clustering method for data in cylindricalcoordinates. Kazuhisa Fujita, Mathematical Problems
in Engineering, 2017, 3696850, 1-11, 2017
A neural mechanism of dynamic gating of taskrele ant information y top down in uence in primaryvisual cortex. Akikazu Kamiyama, Kazuhisa Fujita, andYoshiki Kashimori, Biosystems, 150, 138-148, 2016
A neural mechanism of taste percepti on modulated
by odor information. Takahiro Shimemura, Kazuhisa
Fujita, and Yoshiki Kashimori, Chemical senses, 41,579-589, 2016
A neural mechanism of phase-locked responses
to sinusoidally amplitude-modulated signals in theinferior colliculus. Takayuki Kato, Kazuhisa Fujita, andYoshiki Kashimori, Biosystems, 134, 24-36, 2015

工学系

シーズ・地域連携テーマ例

5 7

画 像 解 析 技 術 によ る 医 療 支 援

保健医療学部

医用画像解析、3次元形状解析、知能情報学

臨床工学科

︱

学

Junko Izawa

学
学

︱

大学
大学
大学

公立小松大学
学

学

大学
大学
学

学
大学

学

学
学

学

学

学

情報科学

シーズ・地域連携テーマ例

画像解析と保健医療分野の融合
画像は様々な分野で用いられている。医療においても非接触で検査が可

論文

能な X 線 CT，MRI などの医用画像のみならず、近年 CG，VR 技術を用いたシ

3ミュレータなども開発されている。人体内外の 3 次元計測・解析などの画像解析技術や可視化技術が医療分野で貢献できるよう研究を行っている。

医用画像解析
人体における気管支や血管の構造を解析することは医用画像処理において重要である。脳血管障害は重篤な症状を引き起こすため、症状が出る前、または軽症のうちに異常を発見することが求められる。脳血管疾患の好発部位である、分岐・合流部分を自動抽出できれば、診断支援に寄与することができる。
図 1 は、脳血管領域の MRA 画像に対し、提案するグラフ構造を用いて血管領域を再構成した画像である。

3
松学

Vol91, No5, pp433-438, 2021
Inhomogeneous Motion Analysis of 3-D Lung Surface
by Evaluating Feature Correspondence of Active
Surface Model Vejjanugraha Pikul, Kanazashi Mami,
Izawa Junko, Kotani Kazunori, Kongprawechnon
Waree,SICE Annual Conference 2016
High quality free viewpoint synthesis using multi-view
images with depth information , Itaru Tsuchida, Fan
Chen, Junko Izawa, Kazunori Kotani, IEEE International
Symposium on Multimedia, pp13-18, 2011
POSE INVARIANT ROBUST FACIAL EXPRESSION
hin Thu ar in an hen un o
ANALYSIS
Izawa, Kazunori Kotani, IEEE INTERNATIONALCONFERENCE ON IMAGE PROCESSING ICIP2010
pp3837-3840, 2010
MRA
MRA

高精度にオブジェク
トの構造を記述できれVol52, No2, pp353-357, 2007
X CT

ば、これに基づいて対象

MRA

MIP

領域を高精度に表現（抽学出）可能となる上、分岐
3

1. MRA

生体情報解析
研究
Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

5 8Vol58, No4, pp514-521, 2004

講演・口頭発表等や交差を容易に抽出出
来る。

3D

小

呼吸器疾患には、肺線維症などの拘束性疾患、COPD（慢性閉塞性肺疾患）な
どの閉塞性疾患、そして混合性疾患があり、いずれも重篤な疾患で、早期の診断が必要である。現在、呼吸器疾患はスパイロメータや X 線 CT など病院でしか検査が行えない。
このため、重篤になるまで検査を受けない事例も発生する。
我々は、非侵襲で簡便に検査するシステムの構築を目指し研究を行っている。

Estimation of Heart Failure by Optical Flow Analysis
Using Ultrasound Tomographic Sequences Kakeru
Inoue, Prarinya Siritanawan,Kazunori Kotani1, Junko
Izawa, IEEE Region 10 Conference (TENCON2023)
A method of analysis of pulmonary function by
movement of the left and right lungs using a three
dimensional depth sensor ,Junko Izawa, Kouki
Matsuoka, Shinji Fukasawa, APSR2021, 2021
3
松
96
学 大
2021
A quality model of virtual reality endoscopic
simulator for oral surgery , S. Hoshino, J. Izawa, F.
chen K. Kotani, T. Miki, T. Matsui,International Forumon Medical Imaging in Asia (IFMIA) pp223-226, 2011
共同研究・競争的資金等の研究課題
学

C
学

C

社会貢献活動2.

3.

2019 2023

学

2023 2026

学

大学大学

学

立
大学大学
立
大学大学
大学大学
学
大学
学
公立小松大学
学

学

学
学
学

学

学
学

学

学

︱

臨床工学科

生体光イメージング，光音響イメージング，バイオフォトニクス，
精密光計測，非線形光学

保健医療学部

光で 開 拓 す る 未 来の医 療学

Yoshihisa Yamaoka

︱

学

学

学
学

学

学

学

学

学

学

光と超音波を融合した生体イメージング学

蛍光顕微鏡に代表される光イメージングは高空間分解に生体、組織、細胞などを生きたまま観察できる方法として、医学、生物学の分野において必要不可欠なものとなっている。長年の光計測、光源、分光技術の発展に加えて、光吸収、蛍光、光散乱などが分子特異的であるという性質を利用しているため、光イメージング
は分子を対象として高コントラストな画像化が可能である。しかしながら、光にとって生体は高散乱体であるため、生体深部の観察が困難であるという問題が存在する。一方、医療で一般的に用いられるコンピューター断層撮影法（Computed
tomography; CT）、核磁気共鳴画像法（Magnetic resonance imaging; MRI）
、超音波画像診断装置（Ultrasonography; US）は生体深部観察することができるが、光イメージングのような高空間分解能、高コントラスト像を得ることは難しい。図 1
は、横軸を空間分解能、縦軸を深達距離としたときの種々の生体イメージングの観
察可能な領域を示している。
図1からわかるようにミリメートルからセンチメートル（皮膚や管空臓器など）の生体深さを数十から数マイクロメートル（細胞の大きさ）の空間分解能で観察できる方法は存在しない。そのようなギャップを埋める新しい生体可視化技術を開発することが我々の研究の目的である。そのための方法として、特に光と超音波を融合させた光音響イメージングの研究、開発を行っている。

論文

Improvement of spatial resolution in photoacoustic
microscopy using transmissive adaptive optics witha low-frequency ultrasound transducer: Notsuka Y,
Kurihara M, Hashimoto N, Harada Y, Takahashi E,
Yamaoka Y, Opt. Express 30, 2933-2948, 2022.
A compact scanning probe for photoacoustic
microscopy using ultrasonic actuator stage: Yamaoka
Y, Funatsu K, Yoshidumi Y, Kubo A, Notsuka Y,
Takahashi E, Jpn. J. Appl. Phys. 59, 030906, 2020.
Photoacoustic microscopy using ultrashort pulses
with two different pulse durations: Yamaoka Y, Harada
Y, Sakakura M, Minamikawa T, Nishino S, Maehara S,
Hamano S, Tanaka H, Takamatsu T, Opt. Express 22,
17063-17072, 2014.
Fine depth resolution of two-photon absorptioninduced photoacoustic microscopy using lowfre uency andpass ﬁltering amao aam u
Takamatsu T, Opt. Express, 19, 13365-13377, 2011.
書籍等出版物学

X22018 1

講演・口頭発表等

補償光学を用いた光音響イメージング

学 学

生物学で用いられる一般的な
レーザー走査型顕微鏡は、対物レン

大

43
学

62

ズを用いて生体に集光照射し、焦点学

2023 12021 9競争的資金等の研究課題を走査することにより画像化する。

2022

で高空間分解に観察することができ

2024
2

1.

2022

により、得られる像にボケが生じる。
我々は光音響顕微鏡に対してこのC 2019

2
2021

2017
2
B 20152017

問題を解決するために、簡便に光学系に導入できる透過型液晶補償光

ImPACT2016

学（AO）素子を導入し、空間分解能、深さ識別能の向上を示した（図 3、Y. Notsuka, et al, Opt. Express 30,
2933-2948, 2022.）。補償光学とは、光の位相を空間的に変化させることにより波面を制御する技術である。

小

社会貢献活動

2.

a
大

b
c

学

学

d

大学

学

a , b

2022 9公学2017 8学

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

高倍率の対物レンズを使用することるが、生体深部になれば収差の影響

生 体 光 イメー ジング

シーズ・地域連携テーマ例

5 9

保健医療学部

制御・システム工学、知覚情報処理、生体医工学、医用システム

臨床工学科

︱

学

Jongho Lee

大学大学
学
学
公立小松大学
公立小松大学

︱

学

学
学
学
学

学
学
学
学

者

学学

研究

生体医工学系

シーズ・地域連携テーマ例

手首運動を用いた定量的運動制御評価システムの開発と臨床応用
我々はこれまで脳卒中や神経疾患などによって失われた運動機能を、脳の運動制御観点（予測制御とフィードバック制御、図 2 参照）からわかりやすく評価できる「定量的運動制御評価システ
ム（図 1）」を構築した（2012 年国際特許
登録と 2014 年国内特許登録）。そして、
このシステムを用いてパーキンソン病や小脳変性症などの神経疾患の病態評
価と、脳卒中患者の様々な治療効果の評
価、さらに脳卒中の回復過程に対する経時的評価に応用している。

1.

2.

高齢者に対する
脳の運動健康モニタリングシステム開発
高齢者になると運動能力が加齢と共に低下するが、最近高齢者に好発する
脳卒中や神経疾患の患者も増えている。
そこで、我々は高齢者が気軽に脳の運動制御能力を把握できる、「高齢者に対する脳の運動健康モニタリングシステ
ム
（図 3）
」
を構築することを目的とする。
特に、我々のこれまでの病院連携研究から蓄積してきた、パーキンソン病や小脳変性症などの神経疾患の病態評価
Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

6 0

シパラメータや、脳卒中患者の治療効果と回復過程に対する評価パラメータに論文

Hyeonseok Kim, Yasuharu Koike, Woong Choi# andJongho Lee#. The effect of different depth planes
during a manual tracking task in three-dimensional virtual
reality space , Scientific Reports (IF=4.997) 13:21499#: Co-corresponding authors(2023-12-6)
Woong Choi, Naoki Yanagihara, Liang Li, Jaehyo
Kim#, and Jongho Lee#. Visuomotor control ofintermittent circular tracking movements with visually
guided orbits in 3D VR environment , PLoS ONE (IF=2.74), 16(5):e0251371. 2021.
Dynamic Modulation of Learned Motor Skill for Its
Recruitment, Kyuengbo Min, Jongho Lee and Shinji
Kakei, Frontiers in Computational Neuroscience(IF=2.536), 2020; 14: 457682, 2020
Contribution of the Cerebellum to Predictive Motor
Control and Its Evaluation in Ataxic Patients , Shinji
Kakei, Jongho Lee, et al., Frontiers in Human
Neuroscience (IF=2.87), 13:216, 2019
Development of a quantitative evaluation systemfor visuo-motor control in three-dimensional virtual
reality space, Woong Choi , Jongho Lee , et al.,
( : equally contributed co-first), Scientific Reports(IF=4.122) 8(1):13439, 2018
Quantitative Evaluation of Age-related Decline inControl of Preprogramed Movement, Shimoda N, Lee
J, Kodama M, Kakei S, Masakado Y, PLoS One, 12(11), e0188657, 2017
A New Method for Functional Evaluation of Motor
Commands in Patients with Cerebellar Ataxia, Lee J,
Kagamihara Y, Kakei S, PLoS One, 10 (7), e0132983,
2015
講演・口頭発表等

基づいて脳神経疾患の初期検知もできるシステムの構築を目指している。さらに、市販の機器（例：iPad や Kinect v2）を利用した低コストの運動記録シス
テムと分析システムのクラウド化を実現し、病院または自宅でも現在の治療状況を把握できる遠隔モニタリングシステムとし、高齢者に対する在宅医療
や在宅リハビリ支援システムとして活用することを目指している。

学

292017 9 1学

学

大学

2015 11 12

競争的資金等の研究課題
学

C

2020

学

2023

学

(C) 2020

2022
学
3.

C

2017-2019学

保健医療学部

学

Yasunari Hashimoto

大学大学
大学 学
公立小松大学
学

学

学
学

学
学

︱

学

︱

学

学学

学

学

脳の測定とリハビリテーションへの応用
医学部や医療機関と提携して体が不自由な方の生活を支えるリハビリ
テーション工学技術を開発することを目的にしています。脳には手、足、肩、胴などをコントロールする場所があり、実際に動かしている時と、同じような動きをイメージしている時では、似たような脳波が発生します。運動の種受賞

2014 6 g.tec
2014 9大類と脳波のパターンの相関データを蓄積し、これをリアルタイムで処理する方法を開発したことで BMI を脳卒中やジストニア、筋ジストロフィ症などの患者さんを対象者としたリハビリ機器・コミュニケーション機器を開発することに成功しました。

ブレイン・マシン・インタフェースを使ったリハビリテーション
現在わが国では多くの人が、脳卒中に起因する脳障害により半身麻痺といった運動障害を負っており、効果的なリハビリテーション手法の開発が求められています。私達は、これまで培った BMI 技術を応用し、脳卒中片麻痺
患者に向けた新しいリハビリテーション手法の開発を行っています。このリハビリテーション手法は、既に多くの脳卒中片麻痺患者に対して実験的に使用され、大きな成果を上げてきました。BMI は、ニューロフィードバックの一種としての活用も重要視されています。私たちは、ジストニアの一種である「書痙」の患者に BMI を適用することで、症状の改善が見られることを明らかにしました。
書痙は、手や指が書字時にこわばってしまう病症であり、そのAnnual BCI research award 2013

学

論文

Portable rehabilitation system with brain-computerinterface for inpatients with acute and subacutestroke A feasibility study. Assistive Technology.
Hashimoto Y, Kakui T, Ushiba J, Liu M, Kamada K,
Ota T. 34(4): 402-410; 2022 Nov 29.
Relief of neuropathic pain after spinal cord injury bybrain-computer interface training. Spinal Cord Series
and Cases. Yoshida N, Hashimoto Y, Shikota M, Ota T.
2, Article number: 16021. 2016 Oct 27
EEG-based classification of imaginary left and rightfoot movements using beta rebound. Hashimoto Y,
Ushiba J. Clinical neurophysiology. 124(11): 2153-60;
2013 Nov 1.
書籍等出版物

Brain Machine Interface BMI
学

14

2014, Jan

講演・口頭発表等

原因は脳の神経回路の異常にあると考えられています。脳の興奮性が高まり

IEICE

すぎてしまう状態を BMI によって患者自身が観察し、調整していくことができるようになります。

学

25

脳波で動かすブレイン・マシン・インタフェースのリハビリテーション応用

シーズ・地域連携テーマ例

2016 6
競争的資金等の研究課題

2017
学

2018

2020

2021

2023

学

C

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

学

2015

.

臨床工学科

脳波、筋電図、ブレイン・コンピュータ・インタフェース、
ブレイン・マシン・インタフェース

6 1

健 康 増 進のた めの技 術・研 究 開 発

保健医療学部

生体計測、福祉・介護機器、治療機器

臨床工学科

︱

学

Masamichi Nogawa

大学大学
大学 学
大学 学
大学大学
公立小松大学

︱

学

学
学

学

学
学

学

生体医工学系

シーズ・地域連携テーマ例
学

在宅・ベッドサイド・携帯型医用（健康）モニタの研究開発
在宅・ベッドサイド・医用（健康）モニタの研究開発を行っており、特に近年の半導体技術の進歩により可能となってきた小型携帯化を目指した生体計
測機器の研究開発を行っています。従来、医用モニタである血圧計やパルス
オキシメータ（動脈血中酸素飽和度計）などは経験的・実験的に測定値が校正されていましたが、新たな計測原理の提案により「理論的」・実験的に計測可

受賞
学
学

19
2022

2008
2022

論文

能となることを示しました（理論と実験の誤差：2-3 ％以内）
。また、光学的な手法を用いて非侵襲的に血中（多）成分を計測する手法の開発を進めており、現在までに静脈血中酸素飽和度（酸素代謝モニタ）、ヘモグロビン濃度（貧血モニタ）、水分（脱水モニタ）などの計測が可能となることを示しました。現
在、血糖値・ヘモグロビン A1c（糖尿病モニタ）や、脳・心筋梗塞に関連する血栓症の指標となるモニタの開発を進めています。

的・実験的に血中成分を計測するのではなく、「理論的」・実験的に成立する手法の開発を進めており、強散乱体である生体組織内の光伝搬（散乱）過程の定量化（図 1）、さらには多数の血球成分を含む血液の光学特性（物性値）の定量化を多体系の理論（古典的密度汎関数法など）により進めています（理論と実験の誤差：2-3 ％以内）。また、計測装置として小型の多波長光計測装置の研究開発も進めています。

⎧
⎜
⎜
⎜
⎩

3

1/100

458-466 2018

大

3

CAD

CAE CAM
2009
講演・口頭発表等

M. Nogawa, S. Tanaka,Y. Yamakoshi, Development ofan optical arterial hematocrit measurement method;
pulse hematometry, Proceedings of the 2005 IEEE
Engineering in Medicine and Biology 27th Annual
Conference 2005, 2634-2636
M. Nogawa,T. Yamakoshi, A. Ikarashi, S. Tanaka,
K. Yamakoshi, Assessment of Slowbreathing
Relaxation Technique in Acute Stressful Tasks
Using a Multipurpose Non-invasive Beat-by-Beat
Cardiovascular Monitoring System, Proceedings ofthe 29th Annual Conference of the IEEE Engineeringin Medicine and Biology Society 2007, 5323-5325
競争的資金等の研究課題

⎧
⎜
⎜
⎜
⎩

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

6 2

54 4

書籍等出版物光を用いた非侵襲血中（多）成分モニタの研究開発を進めています。経験1.

学

49 6 968-976 2011
Development of a Core Body Thermometer Applicablefor High-Temperature Environment Based on theero eat lu
ethod Lu
Arata eaito
Nogawa, M., Nemoto, T., Togawa, T., & Tanaka, S.
Sensors, 23(4), 1970, 2023

学

光を用いた医用（健康）モニタの研究開発松小2018-2021
LED

B

2017-2019C

2012-2014

C

大学大学
学
大学
学
公立小松大学大学
学

学

学

学

学

学

学
学

︱

学
学

医工学的開発技術に基づく先天性心疾患の血行動態解明と人工臓器開発重篤な心臓病患者のために人工心臓治療が広く行われるようになった一方で、小児先天性心疾患治療のための人工臓器の社会的ニーズが拡大し、小児用の新たな循環補助デバイスが必要とされている。そこで我々は、形状記
憶合金を用いた人工筋肉アクチュエータ技術を応用することで、超小型軽量を実現できる小児用の肺循環補助システムの研究を進めている。先天性心疾患の複雑な血行動態の解明を進めるとともに、体内植込可能な生体親和性高いデバイスの研究開発を行っている。これまでにない画期的なデバイスの実
現により、心不全を合併したフォンタン手術後の患児に対して、心移植に代わりうる新しい医療の道を提供するものであり、単心室フォンタン手術後を有する小児患児の生命予後や Quality of life を大きく改善しうる画期的な人
工臓器の実現に貢献できる可能性がある。

血行動態シミュレータの構築による、
新しい循環補助デバイ
ス開発研究と末梢脈波計測システム
フォンタン手術は、先天性心疾患の外科的治療のひとつであり、上下大静脈を肺動脈に直接つなぐことで、肺の血流をたもつ治療方法である。術後はフォンタン循環という特殊な血液循環となり、その血行動態は完全には明らかではない。そこで、フォンタン循環の血行動態解明のために循環シミュ
レータを開発し、フォンタン循環の新たな治療デバイスを目指して循環補助
デバイスの開発を進めている。
また、これまでの人工臓器開発における計測技術や血行動態シミュレータの開発基盤を活用して、末梢循環モデルの解析データに基づく定量的脈波計
測手法に関する研究を2015 6 , IFMBE, Asian Pacific Working Group
Asia Paciﬁc Research etwor ing ellowship論文

34 3 90-95 2022
Development of muscle connection components for
implantable power generation system, Genta Sahara,
Akihiro Yamada, Yusuke Inoue, Yasuyuki Shiraishi,
Wataru Hijikata, Aoi Fukaya, Tomoyuki Yambe, Annual
International Conference of the IEEE Engineering in
Medicine and Biology Society. 7206-7210, 2021
Preliminary Study of an Objective Evaluation Method
for Pulse Diagnosis using Radial Artery Pulse
Measurement Device, Akihiro Yamada, Yusuke Inoue,
Yasuyuki Shiraishi, Takashi Seki, Tomoyuki Yambe,
Advanced Biomedical Engineering, 10:113-122, 2021
Development and accuracy evaluation of a degree ofocclusion visualization system for roller pumps usedin cardiopulmonary bypass, Aoi Fukaya, Yasuyuki
Shiraishi, Yusuke Inoue, Akihiko Yamada, Genta
Sahara, Takemi Kudo, Yasuhiro Aizawa, Tomoyuki
am e ournal of Artiﬁcial Organs
Development of thermodynamic control system for
the Fontan circulation assist device by using shapememory alloy fibers, Akihiro Yamada, Yasuyuki
Shiraishi, Hidekazu Miura, Mohamed Omran Hashem,
Yusuke Tsuboko, Tomoyuki Yambe, Journal of
Artiﬁcial Organs
書籍等出版物

おいて重要な脈診という診察方法は、これまで

大

術者の主観や経験に依

162021.9

P.149-153

存し、客観性や定量性に
1.

2021
1
Fontan

競争的資金等の研究課題
小るが、本研究により誰でも簡単に脈診を定量的

2019

2021

に評価することが可能

学なシステムを提供でき

2022

る。

学

2024

社会貢献活動
2.

学
学

2017
2018

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

行っている。漢方医学に受賞

人工臓器医工学

シーズ・地域連携テーマ例

乏しいことが課題であ

︱

臨床工学科

先天性心疾患、フォンタン循環、生体計測工学、心臓血管外科学

保健医療学部

先天性心疾患治療を目指す
未 来の人 工 臓 器 研 究学Akihiro Yamada

6 3

臨 床 工 学 領 域 研 究の成 果 によ る
医 療 安 全への貢 献

保健医療学部

人工透析、血液浄化、医療安全、透析用膜素材

臨床工学科

︱

学

Yoshinori Sato

大学

小松

︱

大学

学
大学大学

公立小松大学

学

学

学

学
学

学

学

学

生体医工学

シーズ・地域連携テーマ例

人工透析についての安全性の検証
人工透析の技術は透析器・治療装置および関連技術の進歩に伴い、腎臓の代替治療としてだけではなく幅広い医療分野に関与するようになった。背景には多種多様な中空糸用素材の開発と、素材開発の技術進歩に伴い、特定の病因物質除去が可能な治療技術の確立がある。一方、膜素材の多くは合成高分子材質であり、製造過程で親水化剤、開孔剤などの添加物が加えられており、短期的な安全性だけではなく、長期使用における人体への影響の検証も重要な課題となっている。

人工透析用膜素材からの溶出物の解析
維持透析や救急領域で使用される人工透析用膜材質は基本的には共通であり、代表的な膜材質として polysulfone（PS）が臨床現場で頻用されている。

論文

Safety and heat retention of arm warmers made ofserpentine-containing fibers Yoshinori Sato, Jun
Hirayama, Sugimoto Naotoshi Journal of wellness andhealth care 42(2) 9-14 2024 2
Data on the in vitro elution of substances from three
types of polysulfone membrane dialyzers as well asa non-polysulfone cellulose triacetate membrane
dialyzer evaluated using ultraviolet absorption.
Yoshinori Sato,et al.Data Brief In press 2021
Influences of the priming procedure and saline
circulation conditions on polyvinylpyrrolidone in vitro
elution from polysulfone membrane dialyzers.Yoshinori
Sato,et al.Biochem. Biophys. Res in press 2021
PS
FX
大

.
学

25 1 22-29 2013
Microgradient
Cellulose triacetate

PS には親水、開孔剤として Polyvinylpyrrolidone（PVP）が使用されており、

小7-10 2004

同物質の人体への影響が懸念される。研究では膜材質からの溶出物動態の特

/ 小

徴を、
臨床治療条件を再現した in-vitro 実験により検証している。得られた知見から臨床治療における安全で効果的な治療条件を検討し、安全性の高い膜

大小186-191 2002

素材の開発と新たな治療法の考案に繋げる基礎研究を目指している。
書籍等出版物2002
講演・口頭発表等

Polysulfone
学
Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

6 4

1 in-vitro

Polyvinylpyrrolidone
84
2019

学
14
2017
Hayato Horiuchi, Yoshinori Sato. The Cleaning Effect of
In-line Steam Sterilization on Possible Substance Elution
from the Polysulfone Membrane Dialyzer FX CorDiax,
15th International Symposium on Biopolymers 2016

学
競争的資金等の研究課題
立学(C) 2022 4
立
2

大

2014

学

- 2025 3
2014
公

大学大学
公立小松大学

学
学

学

学

学
学

学

学

学

健康管理のための光計測手法・デバイスの開発
エンドユーザーの使いやすさを重視した健康管理を実現するため、生体由
来成分の光計測手法・デバイスの開発に取り組んでいます。人体から排泄される尿や汗には数多くの成分が含まれており、その濃度は体内の状態をよく反映しています。これまで尿成分の濃度推定に取り組み、近赤外領域の数波
長のスペクトルに対して統計学的処理を行うことで、複数の有機・無機成分
濃度を試薬レスで推定可能であることを明らかにしました。現在では、脱水症予防のための電解質及び水分摂取量管理を目指した汗中ナトリウムやカリウムの濃度計測デバイスの開発に取り組んでいます。また、透析治療の効
果をリアルタイムで評価することを目指して透析液廃液に含まれる尿素濃度推定手法の検討も進めています。

汗を対象とした光学的成分濃度推定
汗を計測する製品は「発汗量」を対象としたものが主体で、「成分」をリアル
タイムで連続的に計測する製品は存在しません。そこで本研究室では、暑熱環境下での脱水症予防やスポーツ選手のパフォーマンス管理のため、汗成分
濃度計測用の光学的ウェアラブルデバイスの開発を目指した基礎的検討を行っています。現在は塩化ナトリウム及びリン酸水素二カリウム水溶液や市販の人工汗液を試料として、図 1 の FT-IR 型分光器を用いたナトリウムやカリウムの濃度推定に取り組むと共に、システム小型化の検討ため、図 2 のような超小型センサを用いた濃度推定も進めています。

受賞

2016
学

公

2020

学
大学大学

学

論文

Development of a Rigidity Tunable Flexible Joint
Using Magneto-Rheological Compounds Towarda Multijoint Manipulator for Laparoscopic Surgery ,Kitano S, Komatsuzaki T, Suzuki I, Nogawa M, Naito H,
Tanaka S, Frontiers in Robotics and AI, 7(59), 2020.
NIR spectroscopic determination of urine components
in spot urine: preliminary investigation towards opticalpoint-of-care test , Suzuki I, Ogawa M, Seino K,
Nogawa M, Naito H, Yamakoshi K, Tanaka S, Medical &Biological Engineering & Computing, 58(1), 67-74, 2020.
Reagentless estimation of urea and creatinine
concentrations using near-infrared spectroscopy for spot
urine test of urea-to-creatinine ratio , Suzuki I, Ogawa M,
Seino K, Nogawa M, Naito H, Yamakoshi K, Tanaka S,
Advanced Biomedical Engineering, 7, 72-81, 2018.
書籍等出版物Use of biosignal measurements for circadian clock
evaluation , Kawashima R, Suzuki I, Watanabe K,
Fukuda T, Nogawa M, Hirayama J, Advances in Healthand Disease . (Edited by Lowell T. Duncan) Nova
Science Publishers. In press.
講演・口頭発表等学

2021-2024
小学

Fac ulty o f He alth S cien ces D ep artmen t o f Clin ical En gin eerin g

Simulated Analysis Assuming a Near-Infrared LED
Light Source for Monitoring Components in Waste
Dialysate , Hatanaka Y, Suzuki I, Sanai K, Nogawa
M, Nishikawa Y, Naito H, Ikarashi A, Ogawa M,
Yamakoshi K, Tanaka S, 44th Annual International
Conference of the IEEE Engineering in Medicine andBiology Society (Scotland, UK), July 2022.
Near-Infrared Spectroscopic Estimation of Urea
Concentration for Determining Appropriate Durationof Hemodialysis Treatment , Suzuki I, Hatanaka Y,
Tsuruda T, Nogawa M, Naito H, Ikarashi A, Ogawa
M, Yamakoshi K, Tanaka S, 43rd Annual International
Conference of the IEEE Engineering in Medicine andBiology Society (Online), Nov. 2021
競争的資金等の研究課題

1 FT-IR︱

生体医工学

シーズ・地域連携テーマ例

︱

臨床工学科

医用システム，生体計測

保健医療学部

より 簡 便 な﹁ 測 れる ﹂の実 現 を
目 指 して学

Ikuto Suzuki

6 5