バイオメディカルエンジニアリンググループ
INDEX
バイオメディカルエンジニアリングとは？
Biomedical Engineering Group
●現代の医療と工学技術は切っても切れない！
病院にある医療機器といったときに何を思い出しますか？
CT、MRI、エコー、内視鏡、手術ロボットなど、さまざまな機器が思いつくでしょう。これらは全て、工学技術によって実現されています。このように、現代の先進医療は、医学のみだけでなく、工学にも支えられており、工学技術なしでは考えられません。
●医学と工学の架け橋
残念ながら、現代の医療でも治せない病気があります。また、人口の高齢化にともない、認知症などの新たな問題が出てきます。
このような問題に、工学技術の観点からアプローチするのがバイオメディカルエンジニアリング（Biomedical Engineering; BME）です。上にあげた医療機器も、体内の状態がわかれば、より良い治療ができるとの考えや、体を大きく切らないで手術できれば、患者に優しいなどの考えに基づいて開発されました。
医学的な問題を工学技術で解決しようとするのがBMEです。生体医工学とも呼ばれ、医学と工学の架け橋となる研究教育分野です。世界中の大学で医学部と工学部の連携（医工連携）の研究教育が展開されています。日本でも医療機器の国産化を目指して、医工連携が活発化しています。その代表例として、iPS細胞や手術ロボット、人工知能の医療応用などがあげられます。これらのキーワードをニュースで聞いたことがあるのではないでしょうか。
● より良い医療機器を目指して
工学院大学では、多くのBME研究者が教育研究に携わっています。新しい生体材料や人工臓器の開発を目指して、生物の優れた機能や細胞特性などを研究しています。また、病気の診断率の改善を目標に、新しい生体計測法や人工知能の応用などを行っています。これらの多くが他大学医学部／医科大学との医工連携で実施されています。
本グループは、工学院大学のBME研究者を中心に、連携・情報共有することで技術開発をスピードアップして、工学技術を医療の進歩に結びつけるための活動をしています。
●現代の医療と工学技術は切っても切れない！
病院にある医療機器といったときに何を思い出しますか？
CT、MRI、エコー、内視鏡、手術ロボットなど、さまざまな機器が思いつくでしょう。これらは全て、工学技術によって実現されています。このように、現代の先進医療は、医学のみだけでなく、工学にも支えられており、工学技術なしでは考えられません。
●医学と工学の架け橋
残念ながら、現代の医療でも治せない病気があります。また、人口の高齢化にともない、認知症などの新たな問題が出てきます。
このような問題に、工学技術の観点からアプローチするのがバイオメディカルエンジニアリング（Biomedical Engineering; BME）です。上にあげた医療機器も、体内の状態がわかれば、より良い治療ができるとの考えや、体を大きく切らないで手術できれば、患者に優しいなどの考えに基づいて開発されました。
医学的な問題を工学技術で解決しようとするのがBMEです。生体医工学とも呼ばれ、医学と工学の架け橋となる研究教育分野です。世界中の大学で医学部と工学部の連携（医工連携）の研究教育が展開されています。日本でも医療機器の国産化を目指して、医工連携が活発化しています。その代表例として、iPS細胞や手術ロボット、人工知能の医療応用などがあげられます。これらのキーワードをニュースで聞いたことがあるのではないでしょうか。
● より良い医療機器を目指して
工学院大学では、多くのBME研究者が教育研究に携わっています。新しい生体材料や人工臓器の開発を目指して、生物の優れた機能や細胞特性などを研究しています。また、病気の診断率の改善を目標に、新しい生体計測法や人工知能の応用などを行っています。これらの多くが他大学医学部／医科大学との医工連携で実施されています。
本グループは、工学院大学のBME研究者を中心に、連携・情報共有することで技術開発をスピードアップして、工学技術を医療の進歩に結びつけるための活動をしています。
目的
- BMEの普及（含む、医療機器産業のトレンド分析）
- 研究プラットフォームの構築
- 学内・学外の研究者間連携
- 産学連携
- 若手研究者、学生の奨励
-
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患者ロボット
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iPS細胞由来神経細胞
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iPS細胞由来神経組織形成用マイクロ流体デバイス
研究テーマ
| 筋細胞の分化に対する力学刺激の影響 |
| 赤血球の変形能 |
| 新しい人工臓器の設計 |
| 人頭部衝撃解析 |
| 心音自動診断システムの開発 |
| イヤフォン難聴の研究 |
| 歯科矯正治療のデジタルデザイン |
| 生物模倣と最適化による機能創成 |
| 二足歩行で自律動作が可能な人型ヒューマノイド・ロボット |
| 群知能システム |
| 患者ロボット |
| マーカレスモーションキャプチャ法 |
| 整形外科的疾患の発症メカニズム解明 |
| スポーツ障害・パフォーマンスの解析 |
| バイオテクノロジー |
| 新しい生体信号処理法・生体計測法の開発 |
| 医療診断への生体情報処理の応用 |
| 生命情報の統合的解析 |
| 機械学習・コンピュータ支援診断 |
| 生体計測 |
活動実績
研究業績
【著書】
[1] Yutaka Fukuoka: Machine Learning Approach for Predicting New Uses of Existing Drugs and Evaluation of Their Reliabilities, In Q. Vanhaelen Ed, Computational Methods for Drug Repurposing, (Methods in Molecular Biology Vol. 1903), Springer, 2018.
[2] 高信英明他：人工知能学大事典，共立出版，2017．
[3] Kawada J, Kaneda S, Kim SH, Fujii T: Intelligent Nanosystems for Innovations in Energy, Environment, and Biotechnologies, Springer-Verlag, 2016.
[4] 菱田博俊：青少年のための統計学入門，現代図書，2015．
[5] 湯本雅恵，桐生昭吾，宮下収，元木誠，山﨑貞郎：基本からわかる電気電子計測講義ノート，オーム社，2015．
[6] 福岡豊，野村泰伸，内山孝憲：生体システム工学の基礎，コロナ社，2015．
[7] 橋本成広:：生体機械工学入門，コロナ社，2013．
[8] Kaneda S and Fujii T: Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Springer-Verlag, 2010.
[9] 高信英明他：応用システム編Y9医療・福祉・バイオ機器（日本機械学会編，機械工学便覧），丸善，2008．
[10] Hideaki Takanobu: Medical Robotics, I-Tech Education and Publishing, 2008.
[11] 高信英明他：生命・医療・福祉ハンドブック，コロナ社，2007．
[12] 名倉武雄, 桐山善守, 大谷俊郎, 松本秀男：前十字靭帯損傷および再建術後患者の動作解析, 実践すぐに役立つ膝靭帯損傷診断・治療マニュアル，全日本病院出版会，2006．
[13] Yutaka Fukuoka, Hidenori Inaoka, Isaac S. Kohane: Medical Diagnosis and Prognosis Based on the DNA Microarray Technology, In Barry G. Silverman, Ashlesha Jain, Ajita Ichalkaranje, Lakhmi C. Jain eds, Intelligent Paradigms in Healthcare Enterprises, Springer-Verlag, 2005.
[14] 大月佳代子，大西正俊，吉田雅之，高西淳夫，高信英明，沖野晃久：顎関節症診断・治療マニュアル，永末書店，2004．
[15] Yutaka Fukuoka: Artificial Neural Networks in Medical Diagnosis, In Manfred Schmitt, Horia-Nicolai Teodorescu, Ashlesha Jain, Ajita Jain, Sandhya Jain, Lakhmi C. Jain eds, Computational Intelligence Processing in Medical Diagnosis, Physica-Verlag, 2002.
[16] 中根央，渡辺直隆，山﨑貞郎：わかる電子計測，日新出版，2001．
[17] 菱田博俊，直井久，御法川学：機械デザイン，コロナ社，2000．
[18] 橋本成広：生体計測工学入門，コロナ社，2000．
【原著論文】
[1] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Manabu Watanabe: Dielectrophoretic Movement of Cell around Surface Electrodes in Flow Channel, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 16/3, 1-7, 2018.
[2] Shigehiro Hashimoto, Hiromi Sugimoto, Haruka Hino: Behavior of Cell in Uniform Shear Flow Field between Rotating Cone and Stationary Plate, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 16/2, 1-7, 2018.
[3] 日野遥，杉本大己，高橋優輔，橋本成広：せん断応力が筋芽細胞の配向・遊走挙動に及ぼす影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-11，2018．
[4] 日野遥，杉本大己，篠崎祐輔，高橋優輔，橋本成広：マイクロパターン上の培養筋芽細胞に対する流れ刺激の影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-11，2018．
[5] 日野遥，田村卓也，杉本大己，高橋優輔，橋本成広：過重力環境での培養が筋芽細胞の形状に与える影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-8，2018．
[6] 桐山善守，岩元駿典，間野鉄平，大塩恒太郎：縫合部を再現した頭蓋骨有限要素解析，臨床バイオメカニクス，39，217-222，2018．
[7] 間野鉄平，町田正文，桐山善守：椎体内骨梁構造の応力分布に基づく生体内の力学的負荷の推定，臨床バイオメカニクス，39，187-192，2018．
[8] 藤原史大，萩原拓己，高橋康仁，山本謙吾，桐山善守：筋骨格構造を有する下肢人工関節シミュレータの開発，臨床バイオメカニクス，39，71-77，2018．
[9] 立川冴子，金田祥平，久米村百子，佐藤竜偉，塚本拓野，藤井輝夫，鈴木孝明，藤田博之：三次元立体露光法を用いて作製したがん細胞浸潤過程観察用マイクロ流体デバイス，電気学会論文誌Ｅ，138/9，435-440，2018．
[10] Wei-Jen Lai, Yoshiyuki Midorikawa, Zuisei Kanno, Hiroshi Takemura, Kazuhiro Suga, Kohei Soga,Takashi Ono, Motohiro Uo, A new orthodontic force system for moment control utilizing the flexibility of common wires: Evaluation of the effect of contractile force and hook length, Journal of the Formosan Medical Association, 117/ 1, 71-79, 2018.
[11] Shigehiro Hashimoto: Multidisciplinary Learning Extends Communication Skill, and Helps Cross Cultural Understandings: Biomedical Engineering, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 15/6, pp. 106-112, 2017.
[12] 高橋優輔，吾妻樹，溝井篤志，日野遥，橋本成広: マイクロ円柱パターンの隙間によるがん細胞の捕捉，日本機械学会論文集，83/854，1-16, 2017．
[13] 高橋優輔，杉本健太，日野遥，橋本成広: マイクロ市松パターンが筋芽細胞の配向に与える離郷，日本機械学会論文集，83/854，1-10, 2017．
[14] Satoshi Oki, Noboru Matsumura, Yoshimori Kiriyama, Takuji Iwamoto, Kazuki Sato, Takeo Nagura, Three-dimensional Deformities of Non-operative Midshaft Clavicle Fractures: A surface matching analysis, Journal of Orthopedic Trauma, 31/ 11, e385-e389, 2017.
[15] Kaneda S, Kawada J, Akutsu H, Ichida J, Ikeuchi Y, Fujii T: Compartmentalized embryoid body culture for induction of spatially patterned differentiation, Biomicrofluidics, 11, 041101, 2017.
[16] Kawada J, Kaneda S, Kirihara T, Maroof A, Levi1 T, Eggan, K, Fujii T, Ikeuchi Y: Generation of a Motor Nerve Organoid with Human Stem Cell-Derived Neurons, Stem Cell Reports, 9/5, 1441-1449, 2017.
[17] Eisaku Oho, Kazuhiko Suzuki, Sadao Yamazaki: Support system for fine focusing and astigmatism correction using an auditory signal in scanning electron microscopy, MICROSCOPY, 66/3, 187-197, 2017.
[18] Nagura T, Niki Y, Harato K, Mochizuki T, Kiriyama Y: Analysis of the factors that correlate with increased knee adduction moment during gait in the early postoperative period following total knee arthroplasty, The Knee, 24/2, 250-257, 2017.
[19] Kenji Suzuki, Richard Waki Ichinose, Hideaki Takanobu, Hirofumi Miura: Development of water surface mobile robot inspired by water striders, IET Micro and Nano Letters, 12/8, 575-579, 2017.
[20] Haruka Hino, Shigehiro Hashimoto, Yusuke Shinozaki, Hiromi Sugimoto, Yusuke Takahashi: Effect of Flow on Cultured Cell at Micro-pattern of Ridge Lines, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/5, 1-7, 2017.
[21] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Kenta Sugimoto, Daiki Watanabe, Haruka Hino: Measurement of Contractile Force of Myotube on Scaffold of Thin Film with Micro-pattern-markers, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/4, 1-8, 2017.
[22] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Atsushi Mizoi, Haruka Hino: Deformation of Cell Passing through Micro Slit between Micro Ridges Fabricated by Photolithography Technique, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/3, 1-9, 2017.
[23] 梶野萩生，福岡豊：頚背部振動刺激による身体動揺方向における視線の影響と主観的正面の安定性の関係，電気学会論文誌C，134/4，579-583，2017．
[24] Mayuko Takano, Shinsuke Yamagishi, Takao Ohmuta, Yutaka Fukuoka, Akinori Ueno: Non-contact simultaneous measurements of electrocardiogram and respiratory movements using capacitive sheet electrodes, Advanced Biomedical Engineering, 6, 28-36, 2017.
[1] Yutaka Fukuoka: Machine Learning Approach for Predicting New Uses of Existing Drugs and Evaluation of Their Reliabilities, In Q. Vanhaelen Ed, Computational Methods for Drug Repurposing, (Methods in Molecular Biology Vol. 1903), Springer, 2018.
[2] 高信英明他：人工知能学大事典，共立出版，2017．
[3] Kawada J, Kaneda S, Kim SH, Fujii T: Intelligent Nanosystems for Innovations in Energy, Environment, and Biotechnologies, Springer-Verlag, 2016.
[4] 菱田博俊：青少年のための統計学入門，現代図書，2015．
[5] 湯本雅恵，桐生昭吾，宮下収，元木誠，山﨑貞郎：基本からわかる電気電子計測講義ノート，オーム社，2015．
[6] 福岡豊，野村泰伸，内山孝憲：生体システム工学の基礎，コロナ社，2015．
[7] 橋本成広:：生体機械工学入門，コロナ社，2013．
[8] Kaneda S and Fujii T: Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Springer-Verlag, 2010.
[9] 高信英明他：応用システム編Y9医療・福祉・バイオ機器（日本機械学会編，機械工学便覧），丸善，2008．
[10] Hideaki Takanobu: Medical Robotics, I-Tech Education and Publishing, 2008.
[11] 高信英明他：生命・医療・福祉ハンドブック，コロナ社，2007．
[12] 名倉武雄, 桐山善守, 大谷俊郎, 松本秀男：前十字靭帯損傷および再建術後患者の動作解析, 実践すぐに役立つ膝靭帯損傷診断・治療マニュアル，全日本病院出版会，2006．
[13] Yutaka Fukuoka, Hidenori Inaoka, Isaac S. Kohane: Medical Diagnosis and Prognosis Based on the DNA Microarray Technology, In Barry G. Silverman, Ashlesha Jain, Ajita Ichalkaranje, Lakhmi C. Jain eds, Intelligent Paradigms in Healthcare Enterprises, Springer-Verlag, 2005.
[14] 大月佳代子，大西正俊，吉田雅之，高西淳夫，高信英明，沖野晃久：顎関節症診断・治療マニュアル，永末書店，2004．
[15] Yutaka Fukuoka: Artificial Neural Networks in Medical Diagnosis, In Manfred Schmitt, Horia-Nicolai Teodorescu, Ashlesha Jain, Ajita Jain, Sandhya Jain, Lakhmi C. Jain eds, Computational Intelligence Processing in Medical Diagnosis, Physica-Verlag, 2002.
[16] 中根央，渡辺直隆，山﨑貞郎：わかる電子計測，日新出版，2001．
[17] 菱田博俊，直井久，御法川学：機械デザイン，コロナ社，2000．
[18] 橋本成広：生体計測工学入門，コロナ社，2000．
【原著論文】
[1] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Manabu Watanabe: Dielectrophoretic Movement of Cell around Surface Electrodes in Flow Channel, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 16/3, 1-7, 2018.
[2] Shigehiro Hashimoto, Hiromi Sugimoto, Haruka Hino: Behavior of Cell in Uniform Shear Flow Field between Rotating Cone and Stationary Plate, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 16/2, 1-7, 2018.
[3] 日野遥，杉本大己，高橋優輔，橋本成広：せん断応力が筋芽細胞の配向・遊走挙動に及ぼす影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-11，2018．
[4] 日野遥，杉本大己，篠崎祐輔，高橋優輔，橋本成広：マイクロパターン上の培養筋芽細胞に対する流れ刺激の影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-11，2018．
[5] 日野遥，田村卓也，杉本大己，高橋優輔，橋本成広：過重力環境での培養が筋芽細胞の形状に与える影響，日本機械学会論文集，84/ 858，1-8，2018．
[6] 桐山善守，岩元駿典，間野鉄平，大塩恒太郎：縫合部を再現した頭蓋骨有限要素解析，臨床バイオメカニクス，39，217-222，2018．
[7] 間野鉄平，町田正文，桐山善守：椎体内骨梁構造の応力分布に基づく生体内の力学的負荷の推定，臨床バイオメカニクス，39，187-192，2018．
[8] 藤原史大，萩原拓己，高橋康仁，山本謙吾，桐山善守：筋骨格構造を有する下肢人工関節シミュレータの開発，臨床バイオメカニクス，39，71-77，2018．
[9] 立川冴子，金田祥平，久米村百子，佐藤竜偉，塚本拓野，藤井輝夫，鈴木孝明，藤田博之：三次元立体露光法を用いて作製したがん細胞浸潤過程観察用マイクロ流体デバイス，電気学会論文誌Ｅ，138/9，435-440，2018．
[10] Wei-Jen Lai, Yoshiyuki Midorikawa, Zuisei Kanno, Hiroshi Takemura, Kazuhiro Suga, Kohei Soga,Takashi Ono, Motohiro Uo, A new orthodontic force system for moment control utilizing the flexibility of common wires: Evaluation of the effect of contractile force and hook length, Journal of the Formosan Medical Association, 117/ 1, 71-79, 2018.
[11] Shigehiro Hashimoto: Multidisciplinary Learning Extends Communication Skill, and Helps Cross Cultural Understandings: Biomedical Engineering, Journal of Systemics, Cybernetics and Informatics, 15/6, pp. 106-112, 2017.
[12] 高橋優輔，吾妻樹，溝井篤志，日野遥，橋本成広: マイクロ円柱パターンの隙間によるがん細胞の捕捉，日本機械学会論文集，83/854，1-16, 2017．
[13] 高橋優輔，杉本健太，日野遥，橋本成広: マイクロ市松パターンが筋芽細胞の配向に与える離郷，日本機械学会論文集，83/854，1-10, 2017．
[14] Satoshi Oki, Noboru Matsumura, Yoshimori Kiriyama, Takuji Iwamoto, Kazuki Sato, Takeo Nagura, Three-dimensional Deformities of Non-operative Midshaft Clavicle Fractures: A surface matching analysis, Journal of Orthopedic Trauma, 31/ 11, e385-e389, 2017.
[15] Kaneda S, Kawada J, Akutsu H, Ichida J, Ikeuchi Y, Fujii T: Compartmentalized embryoid body culture for induction of spatially patterned differentiation, Biomicrofluidics, 11, 041101, 2017.
[16] Kawada J, Kaneda S, Kirihara T, Maroof A, Levi1 T, Eggan, K, Fujii T, Ikeuchi Y: Generation of a Motor Nerve Organoid with Human Stem Cell-Derived Neurons, Stem Cell Reports, 9/5, 1441-1449, 2017.
[17] Eisaku Oho, Kazuhiko Suzuki, Sadao Yamazaki: Support system for fine focusing and astigmatism correction using an auditory signal in scanning electron microscopy, MICROSCOPY, 66/3, 187-197, 2017.
[18] Nagura T, Niki Y, Harato K, Mochizuki T, Kiriyama Y: Analysis of the factors that correlate with increased knee adduction moment during gait in the early postoperative period following total knee arthroplasty, The Knee, 24/2, 250-257, 2017.
[19] Kenji Suzuki, Richard Waki Ichinose, Hideaki Takanobu, Hirofumi Miura: Development of water surface mobile robot inspired by water striders, IET Micro and Nano Letters, 12/8, 575-579, 2017.
[20] Haruka Hino, Shigehiro Hashimoto, Yusuke Shinozaki, Hiromi Sugimoto, Yusuke Takahashi: Effect of Flow on Cultured Cell at Micro-pattern of Ridge Lines, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/5, 1-7, 2017.
[21] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Kenta Sugimoto, Daiki Watanabe, Haruka Hino: Measurement of Contractile Force of Myotube on Scaffold of Thin Film with Micro-pattern-markers, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/4, 1-8, 2017.
[22] Yusuke Takahashi, Shigehiro Hashimoto, Atsushi Mizoi, Haruka Hino: Deformation of Cell Passing through Micro Slit between Micro Ridges Fabricated by Photolithography Technique, Journal of Systemics Cybernetics and Informatics, 15/3, 1-9, 2017.
[23] 梶野萩生，福岡豊：頚背部振動刺激による身体動揺方向における視線の影響と主観的正面の安定性の関係，電気学会論文誌C，134/4，579-583，2017．
[24] Mayuko Takano, Shinsuke Yamagishi, Takao Ohmuta, Yutaka Fukuoka, Akinori Ueno: Non-contact simultaneous measurements of electrocardiogram and respiratory movements using capacitive sheet electrodes, Advanced Biomedical Engineering, 6, 28-36, 2017.
進路実績※
アロカ株式会社（現、日立ヘルスケア・マニュファクチュアリング）
伊藤超短波株式会社
オムロン株式会社
オリンパス株式会社
タカラベルモント株式会社
テルモ株式会社
株式会社トップ
株式会社トプコン
リオン株式会社
※過去10年間の参加研究室の実績
伊藤超短波株式会社
オムロン株式会社
オリンパス株式会社
タカラベルモント株式会社
テルモ株式会社
株式会社トップ
株式会社トプコン
リオン株式会社
※過去10年間の参加研究室の実績
これまでの活動（2018年10月以降のもの）
【講演会等の開催】
2019.1.25開催 ヘルスケア・医療業界研究会（医療機器センター、キャノンメディカルシステムズ、高砂香料工業）
【研究室間の交流】
2018.10.8 研究交流会
2018.12.1 研究交流会
2019.1.25開催 ヘルスケア・医療業界研究会（医療機器センター、キャノンメディカルシステムズ、高砂香料工業）
【研究室間の交流】
2018.10.8 研究交流会
2018.12.1 研究交流会