医療ictにおける研究開発課題と利活用未来情報通信医療社会基盤センター（医療ictセンター）...

1未来情報通信医療社会基盤センター

Creation of Future Social InfrastructureBased on Information TelecommunicationTechnology Yokohama National University

2005/12/14 Ryuji Kohno’s Properties Confidential

医療ＩＣＴにおける研究開発課題と利活用

河野河野隆二隆二横浜横浜国立大学　国立大学　

未来情報通信医療社会基盤センター（医療未来情報通信医療社会基盤センター（医療ICTICTセンター）センター）センター長センター長

横浜国立大学大学院　工学研究院横浜国立大学大学院　工学研究院知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野　教授知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野　教授

Phone: (045)339Phone: (045)339--4115, Fax: (045)3384115, Fax: (045)338--1157, E1157, E--mail: [email protected]: [email protected]

総務省　医療分野におけるIＣＴ利活用に関する検討会

2005/12/14 Ryuji Kohno’s Properties Confidential 2未来情報通信医療社会基盤センター


医療ＩＣＴにおける研究開発課題と利活用河野隆二

１．１．医療ＩＣＴにおける研究開発の動向医療ＩＣＴにおける研究開発の動向

２．医療ＩＣＴにおける研究開発課題２．医療ＩＣＴにおける研究開発課題

３．医療ＩＣＴにおける研究開発への組織的アプローチ３．医療ＩＣＴにおける研究開発への組織的アプローチ

４．４．uu--JapanJapan計画、第三期科学技術基本計画への期待計画、第三期科学技術基本計画への期待



医療ＩＣＴにおける研究開発の動向１．医療用無線システムの研究開発１．医療用無線システムの研究開発

　（１）医療用無線ＩＤ（　（１）医療用無線ＩＤ（RFID)RFID)タグタグ　（２）病院等環境用無線　（２）病院等環境用無線LANLAN　（３）　（３）医療用無線医療用無線PAN/BANPAN/BAN　（４）　（４）遠隔医療ネットワークシステム遠隔医療ネットワークシステム

　（５）治療・手術ロボットリモートコントロール　（５）治療・手術ロボットリモートコントロール

２．人体を戦争路として利用した伝送システムの研究開発２．人体を戦争路として利用した伝送システムの研究開発

３．人体に対する電気磁気的干渉の測定と防護指針の研究３．人体に対する電気磁気的干渉の測定と防護指針の研究

　（１）人体ファントムモデル　（１）人体ファントムモデル

４．医療用生体内・生体内外無線通信システムの研究開発４．医療用生体内・生体内外無線通信システムの研究開発

　（１）インプラントセンサーネットワーク　（１）インプラントセンサーネットワーク

　（２）治療用ハイパーサーミア　（２）治療用ハイパーサーミア



RFID technologies for Medical CareRFID technologies for Medical CareCenter for Integration of Medicine and Innovative Technology Center for Integration of Medicine and Innovative Technology Operating Room of the FutureOperating Room of the Future–– Active RFID technologiesActive RFID technologies–– Passive RFID technologiesPassive RFID technologies–– http://www.cimit.org/orfuture.htmlhttp://www.cimit.org/orfuture.html

RadianseRadianse, Inc., Inc.–– http://www.radianse.com/index.htmhttp://www.radianse.com/index.htm–– Used to track patients and assetsUsed to track patients and assets

Active RFID Passive RFID Active RFID Passive RFID

Mobile AspectsMobile Aspects–– http://www.mobileaspects.com/main.htmlhttp://www.mobileaspects.com/main.html–– IRIS IRIS –– Intelligent RadioIntelligent Radio--Frequency Frequency

Inventory SystemsInventory Systems

医療用　ＲＦＩＤ応用



Networked for Safety

ALARIS® Communications Kernel (FDA cleared)

ALARIS® Systems Manager Application

Wireless LAN Point of CareWireless LAN Point of Care

ALARIS® Network with Systems Manager

医療用　無線LAN応用



Wireless LAN Point of Care (Cont.)Wireless LAN Point of Care (Cont.)Electronic Medication Administration Record (Electronic Medication Administration Record (eMAReMAR))Uses 802.11b Uses 802.11b WiFiWiFi enabled laptop computers to enter data into enabled laptop computers to enter data into medication databasemedication databaseUses Bluetooth enabled bar code scanners to enter data on drug, Uses Bluetooth enabled bar code scanners to enter data on drug, patient, caregiver, IV pumppatient, caregiver, IV pump

Pharmacy Terminal

eMARServer

AlarisServer

Unit Terminal

Nurse’s PC (WiFi)

Bar Code Scanner (BT)

IV Pumps (WiFi)

eMAReMAR Information FlowInformation Flow

医療用　無線LAN　システム



Wireless Personal/Body Area Network Wireless Personal/Body Area Network SystemSystem　　(WPAN/WBAN)(WPAN/WBAN)

LifeSyncLifeSync®® Wireless ECG SystemWireless ECG System–– Uses Bluetooth technology to telemeter ECG data to bedside Uses Bluetooth technology to telemeter ECG data to bedside

monitorsmonitors–– http://www.http://www.wirelessecgwirelessecg.com/index.html.com/index.html

医療用　無線PAN/BAN システム



Wireless Personal/Body Area Network Wireless Personal/Body Area Network System (WPAN/WBAN) (Cont.)System (WPAN/WBAN) (Cont.)

Welch Welch AllynAllyn MonitoringMonitoringNightingaleNightingale–– http://www.monitoring.welchallyn.comhttp://www.monitoring.welchallyn.com

Center for the Integration of Medicine Center for the Integration of Medicine and Innovative Technologies (CIMIT)and Innovative Technologies (CIMIT)

–– UntetheredUntethered Monitoring GroupMonitoring Group–– http://www.http://www.cimitcimit.org/.org/utmonutmon.html.html

医療用　無線PAN/BAN システム



Biosensor NetworksBiosensor NetworksRelevanceRelevance

This technology has applications for continuous health monitoring of humans in space and for long duration space experiments involving humans and/or animals.Any wireless solution should interface with existing and future proximity networks.

“A Lightweight Ambulatory Physiological Monitoring System,” NASA Tech Briefs, January 2001.

医療用　無線バイオセンサーネットワーク



Reader or Access point NetworkImplanted device

Excitation signal Registry information

Return signalID number

B. M. Steinhaus, R. E. Smith, and P. Crosby, “The role of telecommunications in future implantable device systems,”in Proc. 16th IEEE EMBS conf., Baltimore, MD, 1994, pp. 1013~1014.

Implantable Device System

医療用　無線インプラントデバイス



Trend and Development of Implanted DevicesApplication for animal identification- Pet : searching for a lost pet- Environment protection : analysis of migration patterns

Application for human- Personal information and identity - Medical records and healthcare information- Financial information- Auxiliary medical devices (Eg. Pacemaker)

Application for human in future- Real-time tracing or tracking : using satellite- Access of telecommunication system without external device

Implanted chip (VeriChip)for human

Inserting process

• FDA approved human implanted chip in Oct. 2004

11.5mm

Applied Digital Cooperation homepage, (see http ://www.adsx.com/content/index.htm)See http://www.usnews.com/usnews/news/articles/041025/25week.lede_3.htm

無線生体インプラントデバイス



Wireless Capsule Endoscopy

http://www.borland-groover.com/capsule_endosocpy.htm

http://www.gihealth.com/html/test/given.html

医療用　無線カプセル内視鏡



医療用手術ロボット

高精度測位測距と高速通信により、手術ロボットの精密遠隔制御

出典：Telehealth and e-Health Program,University of Calgary, Canad



Wearable Key　(Sony Computer Science Laboratories )

出典：N. Matsushita, et al., “Wearable Key: Device for Personalizing nearby Environment,”Proceedings of the Fourth International Symposium on Wearable Computers, pp.119-126, Oct.2000.

人体を伝送路として利用した伝送システム



タッチ通信システム　（松下電工）

出典：松下電工プレスリリース　http://www.mew.co.jp/press/0409/0409-3.htm

RS-485, RS-232C,TTＬなど--------外部インターフェース

--------３年（２０回／日：CR2025使用時）電池寿命

２.５～３.６Ｖ動作電圧

通信時：―（周辺回路による）通信時：４ｍA待機時：―（周辺回路による）待機時：２μA

消費電流

２５×４５mm１２×１２mm基板サイズ

１kbitメモリサイズ

３７００bps通信速度

ＡＳＫ変調、半２重通信通信方式

５５３kHz搬送波周波数

機器側通信機人体側通信機

RS-485, RS-232C,TTＬなど--------外部インターフェース

--------３年（２０回／日：CR2025使用時）電池寿命

２.５～３.６Ｖ動作電圧

通信時：―（周辺回路による）通信時：４ｍA待機時：―（周辺回路による）待機時：２μA

消費電流

２５×４５mm１２×１２mm基板サイズ

１kbitメモリサイズ

３７００bps通信速度

ＡＳＫ変調、半２重通信通信方式

５５３kHz搬送波周波数

機器側通信機人体側通信機




タッチ通信システム（松下電工）の伝送メカニズム

出典：松下電工プレスリリース　http://www.mew.co.jp/press/0409/0409-3.htm




NTTのRedTactonレッドタクトンの伝送メカニズム

出典：NTT NEWS Release　http://www.ntt.co.jp/news/news05/0502/050218.html




人体を伝送路として利用した通信システム

オートロックドア

ID

ドアノブ（受信電極）チャージ

電子マネーアミューズメント

データ

オートログイン

ID

マウス（受信電極）ボタン（受信電極）

送信機

発信器

変調器

信号電極

受信機

検波器

復調器

受信電極

人体

送信機

発信器

変調器

信号電極

受信機

検波器

復調器

受信電極

人体

身に着ける，触れる，置くなど　人間の自然な振舞いで通信

専用ケーブルが不必要

伝送メカニズムの検討は少ない

出典：伊藤公一(千葉大フロンティアメディカル工学研究開発センター) インテリジェント無線研究会2005/12/13




Real-shaped Upper-half Body Phantom based on the average Japanese youths on their twenties

Future mobile satellite phoneat 2.65 GHz

Body phantom

A real-shaped body phantom is indispensable for achieving accurate evaluation of the characteristics of the antenna.

人体に対するEMC測定用人体ファントム

出典：情報通信研究機構EMCセンター、生体EMCグループhttp://www2.nict.go.jp/mt/b186/menu.html



*Tomoaki Nagaoka,et al., “Development of Realistic High-Resolution Whole-Body Voxel Models of Japanese Adult Males and Females of Average Height and Weight, and Application of Models to Radio-Frequency Electromagnetic-Field Dosimetry ” Physics in Medicine and Biology, Vol.49, pp.1-15, 2004.

日本人男女のリアルなモデル*を用いた信号伝送状況の解析

ウェアラブル端末

人体に対するEMC測定用人体ファントム

出典：情報通信研究機構EMCセンター、生体EMCグループhttp://www2.nict.go.jp/mt/b186/menu.html



文部科学大臣賞受賞「文部科学大臣賞受賞「MRIMRIによるハンパーサーミア」によるハンパーサーミア」横浜国立大学　森田恵美横浜国立大学　森田恵美




１．医療ＩＣＴにおける研究開発の動向１．医療ＩＣＴにおける研究開発の動向

２．２．医療ＩＣＴにおける研究開発課題医療ＩＣＴにおける研究開発課題





医療分野へ利活用できる医療分野へ利活用できる情報通信要素技術情報通信要素技術

安全安全安全

社会社会社会

情報処理情報処理情報処理

通信通信通信

人間人間人間

環境環境環境

デバイスデバイスデバイス

制御制御制御

音声処理音声処理

画像処理画像処理

認識認識心理心理

ヒューマンヒューマンインターフェースインターフェース

信頼性信頼性

危機管理危機管理

交通工学交通工学セキュリティセキュリティ

データベースデータベース

ネットワークネットワーク

信号処理信号処理情報セキュリティ情報セキュリティ

移動通信移動通信

無線通信無線通信

光通信光通信メカトロニクスメカトロニクス

測位、測距測位、測距

自動車工学自動車工学

法律法律

地域学地域学

都市工学都市工学土木、建築土木、建築

レーダーレーダー

アンテナアンテナ

ミリ波デバイスミリ波デバイス

公害公害

エネルギーエネルギー気象気象



周波数利用効率高速、高品質伝送高信頼・セキュリティ

医療へのユビキタス・ブロードバンドICTの利活用

符号化・変調技術

アンテナ技術電磁場計測技術暗号技術

狭帯域変調狭帯域変調多値変調多値変調通信方式（通信方式（SSSS））符号化変調符号化変調

DiversityDiversityアレーアンテナアレーアンテナ通信方式（通信方式（SSSS））適応等化器適応等化器

人体ファントム人体ファントムEMCEMC測定測定防護指針防護指針

秘話秘話データ暗号化データ暗号化誤り訂正符号化誤り訂正符号化通信方式（通信方式（SSSS））



医療分野への導入が期待される先端医療分野への導入が期待される先端ICTICT基盤技術基盤技術

1. 1. スペクトル拡散通信技術スペクトル拡散通信技術((CDMA, Radar)CDMA, Radar)2. 2. アダプティブアレーアンテナ技術アダプティブアレーアンテナ技術((Smart Antenna, MIMO, Smart Antenna, MIMO,

SpaceSpace--Time Coding:STC)Time Coding:STC)3.3.マルチキャリア技術マルチキャリア技術((OFDM)OFDM)4.4.ターボ符号技術ターボ符号技術((Turbo Coding and Decoding)Turbo Coding and Decoding)5.5.無線無線ATMATM、、無線無線IPIP、、無線無線13941394、無線、無線USBUSB技術技術6.6.ソフトウェア無線ソフトウェア無線（（Software Defined Radio)Software Defined Radio)7.7.超広帯域超広帯域((UWB: Ultra UWB: Ultra WideBandWideBand))無線無線88. . Cognitive RadioCognitive Radio



(1) フェージング対策＝体内外･他システムによる干渉: 波形等化、ダイバーシチ、符号、アンテナ、etc.


(2) 測位・測距　＝　現在地認知（ポジショニング）: レーダ、ナビゲーション、ローミング


(3) 物体の認識と制御　＝　体内物体センシング: 環境・状況観測、センサ、適応制御


(4) 情報セキュリティ　＝　悪用防止・プライバシー: 料金情報、プライバシー保護、テロ・愉快犯対策


(5) リコンフィギュア　＝　動作変更・故障診断:　最新技術への変更、故障・修理


(6) アンテナ: 良質な無線通信環境の確保


スペクトル拡散技術とUWB技術


アレーアンテナ技術アレーアンテナ技術

ソフトウェア無線技術とCognitive Radio技術


(７) 低消費電力通信　＝　長時間動作可能: 低消費かつ高信頼通信の実現


医療医療ワイヤレス情報通信への要求とコア技術ワイヤレス情報通信への要求とコア技術

横浜国大　河野研　医療ICT研究



スペクトル拡散通信スペクトル拡散通信((CDMA)CDMA)システムの基本構成システムの基本構成

情報変調(1次変調)

拡散変調(2次変調)

拡散復調(2次復調)

情報復調(1次復調)

拡散Code(PN系列)

拡散Code(PN系列)

Bd

fcf

fc

Bp

Bd

fcf

KohnoKohnoLaboratoryLaboratory 横浜国大　河野研　医療ICT研究



スペクトル拡散通信方式の利点スペクトル拡散通信方式の利点(1) (1) 干渉干渉((狭帯域通信からの混信やマルチパスフェージング、故狭帯域通信からの混信やマルチパスフェージング、故意の妨害など意の妨害など))に対する耐性が強い。に対する耐性が強い。

(2) (2) 電力スペクトル密度が低いので、電力スペクトル密度が低いので、狭帯域通信へ与える妨害狭帯域通信へ与える妨害の程度が低い。の程度が低い。

(3) (3) 雑音より電力スペクトル密度が低い状況でも通信でき、雑音より電力スペクトル密度が低い状況でも通信でき、通通信の秘匿性がある。信の秘匿性がある。

(4)(4)　送信側で使用した拡散符号がわかっていない場合、　送信側で使用した拡散符号がわかっていない場合、秘話秘話性がある。性がある。

(5) (5) 異なる拡散符号を用いることにより複数の利用者が同一通異なる拡散符号を用いることにより複数の利用者が同一通信路にランダムアクセス信路にランダムアクセス((非同期非同期CDMA)CDMA)できるできる。。

(6) (6) 負荷通信が可能である。負荷通信が可能である。

(7) (7) 測位測距の能力がある。測位測距の能力がある。

KohnoKohnoLaboratoryLaboratory

UWBUWBはこれらの利点をすべて受け継ぎ更に強調はこれらの利点をすべて受け継ぎ更に強調




UWB(Ultra Wideband)とは？

極めて広い（GHzオーダ）の帯域を利用– 1ns～数百psの極めて短時間のパルスを使用

送信出力は10nW/MHz程度と極めて低い

従来の狭帯域通信

無線LANなどのスペクトル拡散通信

FCC Part15における放射電磁雑音規制値(-41.3dBm/MHz)

Ultra Wideband(UWB) 通信

周波数

送信出力

(dB

m/M

Hz)




Impulse RadioImpulse RadioによるによるUWB(UltraUWB(Ultra　　Wideband)Wideband)無線通信無線通信とは？とは？

・UWB-IR（Ultra Wide Band based on Impulse Radio)とは、非常に時間幅の小さい（1ns以下）パルスを用いて通信を行う方式である。そのため、帯域幅は数GHzにわたる超広帯域なものとなる。

搬送波を用いるBPSK信号パルス列を用いるUWB信号




UWBUWBとセンサーネットワークとセンサーネットワーク通信機能をもつ超小型センサーによるネットワーク

ユビキタス社会における情報伝達手段家庭内ネットワークを構築基地局を持たない自立分散型ネットワーク

UWBの有力な応用分野

超低消費電力簡易な送受信機構成（超小型）高性能・高信頼性

複数の無線モジュールを経由して情報伝達を行うマルチホップネットワークの構築

生体内外の無線通信への応用



UWB技術の医療・福祉・介護への応用医療分野– ユビキタス医療：生体センサのバイタル情報のテレメタリングと医療ロボットのテレコントロール

　超高速（数百Mbps）によるモニタリング（診断）とコントロール（治療）– インプラント医療：生体に埋め込んだセンサによる常時モニタリングや、UWBレーダ技術による病根のイメージングやCT

– 医療ロボット：高精度測位測距と高速通信により、手術ロボットの精密遠隔制御

福祉・介護分野– 福祉ポジショニング：老人・障害者の位置や状態の遠隔モニタリング（高精度ポジショニング、大容量テレメタリング・テレコントロール）

　　徘徊老人の位置同定・行動パターン管理など

– 福祉ナビゲーション：老人・障害者の行動支援（歩行支援、車いす経路誘導など）歩くナビ、車いすナビなど

– 介護ロボット：高精度測位測距と高速通信により、介護ロボットの精密遠隔制御




アダプティブアレーアンテナアダプティブアレーアンテナ

•希望信号方向にビームを向け、非希望信号方向にヌルを向けた指向性で抑圧する。

θ

Σ

＊

参照信号 Y(k)

+-

e(k)

Wn W1W2

Ln L2

X1X2Xn

•アンテナ重み係数をソフトウェアで変更すれば、希望のアンテナ指向性が実現できる。

空間フィルタ空間フィルタ

万能アンテナ万能アンテナ

希望波

干渉波

干渉波




これまでの検討

３Ｄポジショニング技術の提案1. 複数アレーの到来方向推定結果を用いた推定

体内組織による屈折の影響を考慮した推定2. 複数アンテナの到来時間差による位置推定

体内伝搬路測定の提案

複数体内デバイスの信号分離の提案

アダプティブアレーアンテナ技術を用いたアダプティブアレーアンテナ技術を用いた生体内・外間通信生体内・外間通信

-80-60-40-20 0 20 40 60 80-40-35-30-25-20-15-10-50

Angle[deg]

Gain[dB]

-80-60-40-20 0 20 40 60 80-40-35-30-25-20-15-10-50

Angle[deg]

Gain[dB]

-80-60-40-20 0 20 40 60 80-40-35-30-25-20-15-10-50

Angle[deg]

Gain[dB]

-100 -50 0 50 100-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

direct of angle [degree]

amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-180

-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-160

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-150

-100

-50

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-120

-100

-80

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-40

-20

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-140

-120

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-60

-40

-20

0


amplitude [dB]




アダプティブアレーアンテナを用いた体内器アダプティブアレーアンテナを用いた体内器位置推定位置推定

-100 -50 0 50 100-180

-160

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0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-180

-160

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0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-160

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-40

-20

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-150

-100

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0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-120

-100

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-40

-20

0


amplitude [dB]

-100 -50 0 50 100-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0


amplitude [dB]




アダプティブアレーアンテナを用いた干渉除去アダプティブアレーアンテナを用いた干渉除去

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Angle[deg]

Gain[dB]

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80-40

-35

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-5

0

Angle[deg]

Gain[dB]

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80-40

-35

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-5

0

Angle[deg]

Gain[dB]

３つの体内機器から体外への通信３つの体内機器から体外への通信

到来角到来角--2020°，°，--1010°，°，00°°




体内伝搬路モデルの構築のための課題事項体内伝搬路モデルの構築のための課題事項体内体内

・体内の臓器や骨による反射・体内の臓器や骨による反射・体内器→筋肉→皮膚→体外への屈折率・体内器→筋肉→皮膚→体外への屈折率・・それぞれの臓器などの種類に応じた減衰率それぞれの臓器などの種類に応じた減衰率・人体の大きさ・人体の大きさ・・計算値との誤差の測定計算値との誤差の測定・周波数依存性・周波数依存性・上りと下りの伝搬は同じとみなして良いか？・上りと下りの伝搬は同じとみなして良いか？

電気伝導率電気伝導率[[S/m]S/m]

誘電率誘電率εε

1.91.959.959.9血血

0.30.316.116.1骨骨

1.41.450.250.2筋肉筋肉

0.20.29.79.7脂肪脂肪

1.01.039.439.4皮膚皮膚




体内伝搬路モデルの構築体内伝搬路モデルの構築人体ファントム＝人体の電気的及び形状的特性を模擬した数値解析用人体モデル人体ファントム＝人体の電気的及び形状的特性を模擬した数値解析用人体モデル

医療応用医療応用

伝送路解析伝送路解析

固体固体

主要な用途主要な用途特徴特徴種類種類

全身平均全身平均SAR,SAR,放射線放射線

人体全体人体全体

数値ファントム数値ファントム

SAR,SAR,アンテナ特性アンテナ特性

頭部標準ファントム頭部標準ファントム

SAR,SAR,温度解析温度解析人体頭部人体頭部

実験ファントム実験ファントム

電子情報通信学会　通信ソサイエティ　三種研究会　人体電磁ファントム研究会より電子情報通信学会　通信ソサイエティ　三種研究会　人体電磁ファントム研究会より

人体ファントムの種類（用途）：電磁波、放射線、超音波用人体ファントムの種類（用途）：電磁波、放射線、超音波用

従来の主な応用　・無線機器や電子機器の人体への影響解析従来の主な応用　・無線機器や電子機器の人体への影響解析　　　　　　　　　　　　　　　　　　･放射線や超音波、電磁波による診断・治療･放射線や超音波、電磁波による診断・治療

本研究における応用：人体内外における電磁波・超音波の伝搬解析、体内通信本研究における応用：人体内外における電磁波・超音波の伝搬解析、体内通信




SARSAR（（比吸収率）比吸収率）

SARSAR（（SSpecific pecific AAbsorption bsorption RRateate：：比吸収率）比吸収率）

→高周波電磁界の熱的作用の評価指標→高周波電磁界の熱的作用の評価指標

]/[2 kgWESARρσ

=σρE

：　生体組織の導電率 [S/m]

：　生体組織の密度 [kg/m^3]

：　電界 [V/m]

非侵襲性（安全性）の確保

受信信号の電力増加　vs SAR　　　→最適化の必要



ソフトウェア無線技術ソフトウェア無線技術(Software Defined Radio)

ソフトウェア無線とはソフトウェア無線とは：：　　無線無線の基本的な機能（帯域幅、フィルタの基本的な機能（帯域幅、フィルタリング、変復調、符号化、など）を固定せず、リング、変復調、符号化、など）を固定せず、ソフトウェアソフトウェアでで変更することが可能変更することが可能((ReRe--configurableconfigurable ))なシステムについてなシステムについて

の概念。の概念。万能無線機、適応無線機、マルチモード無線機万能無線機、適応無線機、マルチモード無線機

【【実現に必要な要件】実現に必要な要件】

1. 1. ブロードバンド、マルチバンド特性ブロードバンド、マルチバンド特性 ((Broadband & Broadband & MultibandMultiband))2. 2. システム構成変身能力システム構成変身能力 ((ReRe--configurabilityconfigurability))3. 3. ダウンロード能力ダウンロード能力 ((DownloadabilityDownloadability))4. 4. 環境適応能力環境適応能力 ((AdaptabilityAdaptability) )




携帯電話に変身無線LAN 端末に変身TV受信機に変身カーナビに変身

ソフトウェア無線による近未来像ソフトウェア無線による近未来像システム変身ダウンロードサービスシステム変身ダウンロードサービスととマルチモード・ユニバーサル無線ターミナルマルチモード・ユニバーサル無線ターミナル

無線リングを利用してシステム構成を変更するシステムソフトウェアのダウンロード

同一ハードウェアをシステム構成(Configuration)のソフトウェアを書き換えて、多目的に利用できるマルチモード機能や、ソフトウェアをダウンロードし直すことで遠隔修理できる機能は、医療用無線システムに有効




医療システムへのソフトウェア無線技術の導入課題医療システムへのソフトウェア無線技術の導入課題

ソフトウェア無線技術の基本検証ソフトウェア無線技術の基本検証　　　　医療用医療用インプラントシステムのためのインプラントシステムのための無線要素技術として求められる条無線要素技術として求められる条件件の内、の内、ソフトウェア無線技術により達成が見込まれるものソフトウェア無線技術により達成が見込まれるものをを

　　整理する。　　整理する。

（１）近距離で高信頼度（伝送誤り率、回線無断）な無線通信技術（１）近距離で高信頼度（伝送誤り率、回線無断）な無線通信技術

（２）体内外での擾乱に対してロバスト（電磁誘導、雑音、干渉、妨害）（２）体内外での擾乱に対してロバスト（電磁誘導、雑音、干渉、妨害）

（３）遠隔メインテナンス可能（体外から、通信インフラ経由で病院から）（３）遠隔メインテナンス可能（体外から、通信インフラ経由で病院から）

（４）遠隔制御、機能更新可能（（４）遠隔制御、機能更新可能（ReconfigurabilityReconfigurability, , DownloadabilityDownloadability））（５）（５）高精度位置測位測距可能高精度位置測位測距可能((mmmm以下の制度）以下の制度）

（６）環境学習機能、適応更新機能（時間、空間、周波数領域で適応学習）（６）環境学習機能、適応更新機能（時間、空間、周波数領域で適応学習）

（７）複数インプラント間の同期協調動作（マルチアクセス）（７）複数インプラント間の同期協調動作（マルチアクセス）

（８）体外からバッテリーリチャージ機能（データキャリア）（８）体外からバッテリーリチャージ機能（データキャリア）

などを条件を満たすマルチファンクション機能な無線技術として、本年度はなどを条件を満たすマルチファンクション機能な無線技術として、本年度は

ソフトウェア無線ソフトウェア無線技術によるバイオニックインプラントシステム用通信機能技術によるバイオニックインプラントシステム用通信機能

研究する。研究する。




UWB(Ultra Wideband)UWB(Ultra Wideband)無線技術の基本検証無線技術の基本検証

　　　　医療用インプラント医療用インプラントシステムのためのシステムのための無線要素技術として求められる条無線要素技術として求められる条件件の内、の内、UWBUWB無線技術により達成が見込まれるもの無線技術により達成が見込まれるものを整理する。を整理する。

（１）近距離で高信頼度（伝送誤り率、回線無断）な無線通信技術（１）近距離で高信頼度（伝送誤り率、回線無断）な無線通信技術

（２）体内外での擾乱に対してロバスト（電磁誘導、雑音、干渉、妨害）（２）体内外での擾乱に対してロバスト（電磁誘導、雑音、干渉、妨害）

（３）遠隔メインテナンス可能（体外から、通信インフラ経由で病院から）（３）遠隔メインテナンス可能（体外から、通信インフラ経由で病院から）

（４）遠隔制御、機能更新可能（（４）遠隔制御、機能更新可能（ReconfigurabilityReconfigurability, , DownloadabilityDownloadability））（５）（５）高精度位置測位測距可能高精度位置測位測距可能((mmmm以下の制度）以下の制度）

（６）環境学習機能、適応更新機能（時間、空間、周波数領域で適応学習）（６）環境学習機能、適応更新機能（時間、空間、周波数領域で適応学習）

（７）複数インプラント間の同期協調動作（マルチアクセス）（７）複数インプラント間の同期協調動作（マルチアクセス）

（８）体外からバッテリーリチャージ機能（データキャリア）（８）体外からバッテリーリチャージ機能（データキャリア）

などを条件を満たすブロードバンド機能な無線技術として、本年度はなどを条件を満たすブロードバンド機能な無線技術として、本年度は

UWBUWB無線無線技術によるバイオニックナノメディスンシステム用通信機能技術によるバイオニックナノメディスンシステム用通信機能

研究する。研究する。

医療システムへの医療システムへのUWBUWB無線技術の導入課題無線技術の導入課題




医療用インプラント医療用インプラントンシステムのための無線ンシステムのための無線ICTICTの研究開発の研究開発

河野研究室のアプローチのまとめ河野研究室のアプローチのまとめ　　ミクロ・ナノサイズのバイオニックインプラントシステムの通信系とそのネットワー　　ミクロ・ナノサイズのバイオニックインプラントシステムの通信系とそのネットワーク構成に関して、問題解決と高信頼化・高機能化に河野研の先端情報通信技ク構成に関して、問題解決と高信頼化・高機能化に河野研の先端情報通信技術を導入。更に、新規技術の研究開発を術を導入。更に、新規技術の研究開発をCOECOEのテーマに組み込み実施。検のテーマに組み込み実施。検討課題を列記する。討課題を列記する。

1.1.インプラントシステム間の通信とポジショニングインプラントシステム間の通信とポジショニング(1)(1)スペクトル拡散方式またはスペクトル拡散方式またはUWBUWB方式に基づく方式に基づくCDMACDMAによる複数システム間による複数システム間の非同期マルチプルアクセスの非同期マルチプルアクセス,,協調運動協調運動：：耐干渉能力、通信測距能力耐干渉能力、通信測距能力

(2)(2)アレーセンサに基づくインプラントシステムの精密位置同定とシステム間同期：アレーセンサに基づくインプラントシステムの精密位置同定とシステム間同期：時空間信号処理能力（指向性など）時空間信号処理能力（指向性など）

(3)(3)インプラント病巣センシングインプラント病巣センシング（インプラント（インプラントCT,Radar, CT,Radar, インプラント治療器）インプラント治療器）

2. 2. インプラントシステムの体外からの遠隔故障診断・保守とシステインプラントシステムの体外からの遠隔故障診断・保守とシステム更新ム更新

(1)(1)ソフトウェア無線技術によるインプラントシステムの遠隔故障診断・保守ソフトウェア無線技術によるインプラントシステムの遠隔故障診断・保守

(2)(2)ReconfigurabilityReconfigurabilityによるシステムアップグレードによるシステムアップグレード

(3)(3)UWBUWBに基づくパワー伝送によるバッテリーチャージに基づくパワー伝送によるバッテリーチャージ




体内に存在する多数のナノデバイスのセンサ情報、位置体内に存在する多数のナノデバイスのセンサ情報、位置情報を組み合わせることで効率的な治療が可能になる情報を組み合わせることで効率的な治療が可能になる

–– 高精度の位置情報高精度の位置情報

•• 心臓の動き心臓の動き((脈拍脈拍))•• 局部的な薬剤投与局部的な薬剤投与

•• 遠隔的な治療、ナノデバイスによる自律的な手術遠隔的な治療、ナノデバイスによる自律的な手術

–– 各センサの情報各センサの情報

•• 温度情報温度情報

•• 各臓器の状態など各臓器の状態など

ナノ医療と測位･測距，センサーネットワークナノ医療と測位･測距，センサーネットワーク




ナノ医療とセンサーネットワークナノ医療とセンサーネットワーク

MilitaryFirefighter

• ナノ医療– ナノカプセル（ナノロボット）間の通信– 病気の検知・治療

• 「ミクロの決死圏」（1966）

センサーネットワークセンサーネットワーク

–– 測位能力測位能力

–– 数百個の端末数数百個の端末数

–– マルチホップ通信マルチホップ通信

–– 耐ノイズ性耐ノイズ性

–– 低消費電力低消費電力

–– ネットワークの自動構成ネットワークの自動構成




生体センサのバイタル情報のテレメタリングと医療ロボットのテレコントロール

　超高速（数百Mbps）によるモニタリング（診断）とコントロール（治療）

ｐＨSensor

ElectrolyteSensor

Oxygen ConcentrationSensor

CatecholamineSensor

Intravascular Micro Integrated Sensor

Multi ChannelECG Monitor

Urinary Output ・Electrolyte Monitor

Micro-Wireless Transmission Devise

Real-time Transfusion Blending System

Catheter Material ・ImplementationSensor Surface Treating（Animal Experiment）

Nerve Electrode

Drug Dosage System・Uniform Management of Multi Drug

Dosage Control・Drug Automatic Identification System

Duplex Wireless Communication Treatment Strategic Model

Drug Dosage Catheter（５ rumen）BloodstreamSensor

Blood PressureSensor

先端先端ICTICTによるユビキタス医療システムによるユビキタス医療システム

出典：Ryuji Kohno, Latest Wireless Technologies for Medical

Applications such as SDR and UWB,AAMI2004, June 7, 2004, Boston, USA




無線無線ネットワークネットワークによる生体情報テレメタリングによる生体情報テレメタリング・　12誘導心電情報などのバイタル情報の高速（1Mbps以上）で切れない　　伝送が必要。・　患者がどこに移動してもユビキタスに位置を推定できる必要がある。・　病院環境で医療機器に対する電波干渉がない。

　　　　　　UWB無線技術が最適AccessPoint

Localserver

ＬＡＮCable Electric waveAccess

Point

Terminal

出典：Ryuji Kohno, Latest Wireless Technologies for Medical

Applications such as SDR and UWB,AAMI2004, June 7, 2004, Boston, USA




超小型無線伝送デバイス超小型無線伝送デバイス

試作機器試作機器

端末：腕、ベッドなど

160(W)x240(D)x50(H)

AP（アクセスポイント）：天井

50mm 80mm

医師(あるいは診断装置)が決定した治療法をデバイス側まで伝送<DOWNLINK>

センサ・モニタで得たデータをAP（アクセスポイント）まで伝送＜UPLINK＞

出典：経済産業省NEDO「心疾患治療システム機器の開発」プロジェクト




横浜国大河野研究室医療横浜国大河野研究室医療ICTICT研究マップ研究マップ



医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ(1/3)(1/3)Ｉ．生体Ｉ．生体EMCEMC関連分野関連分野1.1.生体埋め込み（インプラント）医療機器と外部機器との通信に関する研究（生体生体埋め込み（インプラント）医療機器と外部機器との通信に関する研究（生体組織内の電波伝搬）組織内の電波伝搬）–– 数値解析法による電波伝搬の計算数値解析法による電波伝搬の計算

–– 広帯域ファントムによる組織内電磁波の測定広帯域ファントムによる組織内電磁波の測定

–– 広帯域ファントムの開発（広帯域ファントムの開発（(2)(2)と関連）と関連）

–– 広帯域電磁波の生体組織への影響（計算およびファントムを用いた測定）広帯域電磁波の生体組織への影響（計算およびファントムを用いた測定）

–– 生体組織への影響が小さく，組織内伝搬特性の良い通信方式の開発生体組織への影響が小さく，組織内伝搬特性の良い通信方式の開発

–– 生体内電磁波利用のための技術的条件（ガイドライン）の策定生体内電磁波利用のための技術的条件（ガイドライン）の策定

2.2.生体埋め込み医療機器の電磁波耐性（イミュニティ）改善に関する研究（携帯生体埋め込み医療機器の電磁波耐性（イミュニティ）改善に関する研究（携帯電話等，電話等，RFIDRFID等による電磁波に高耐性な機器のための研究）等による電磁波に高耐性な機器のための研究）

–– 電磁波による医療機器の誤動作メカニズムの解明（理論計算，および実験）電磁波による医療機器の誤動作メカニズムの解明（理論計算，および実験）

–– 医療機器の誤動作を起こしにくい通信方式の開発医療機器の誤動作を起こしにくい通信方式の開発

–– 生体内外の医療機器間の干渉解析と対策技術の研究開発生体内外の医療機器間の干渉解析と対策技術の研究開発

3. 3. 生体周辺無線機器のＥＭＣ問題に関する研究生体周辺無線機器のＥＭＣ問題に関する研究

–– 現状のボディアリアネットワークに関するＥＭＣ基準と上記１，２との整合性検証現状のボディアリアネットワークに関するＥＭＣ基準と上記１，２との整合性検証

–– 通信機器以外のＥＭＣと通信機器のＥＭＣの整合性検証通信機器以外のＥＭＣと通信機器のＥＭＣの整合性検証



医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ(2/3)(2/3)II.II.医療・福祉医療・福祉ICTICT応用関連分野応用関連分野

1. 1. 医療福祉情報通信に関する研究医療福祉情報通信に関する研究

–– 無線による医療情報ネットワーク構築無線による医療情報ネットワーク構築

–– 各種体内医療機器の通信各種体内医療機器の通信

–– 医療・診断機器における情報通信技術医療・診断機器における情報通信技術

–– 医学系データ（電子カルテ）医学系データ（電子カルテ）

–– ネットワーク利用診断支援ネットワーク利用診断支援

22．医療・福祉情報処理に関する研究．医療・福祉情報処理に関する研究

–– 医療データ機械学習医療データ機械学習

–– 定期健診データ解析・予測定期健診データ解析・予測

–– 33DD--PETPET医療診断支援医療診断支援

–– 再生医療技術再生医療技術

–– 分子マーカー診断分子マーカー診断

–– DNADNA関連データマイニング関連データマイニング

–– 各種医療機器用画像・音声処理ソフトウェア各種医療機器用画像・音声処理ソフトウェア



医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ医療生体ＩＣＴの研究開発課題まとめ(3/3)(3/3)II. II. 医療・福祉医療・福祉ICTICT応用関連分野応用関連分野3. 3. 医療・福祉ロボティクスに関する研究医療・福祉ロボティクスに関する研究

–– マイクロ・ナノロボットによる治療マイクロ・ナノロボットによる治療

–– パワーアシストロボットパワーアシストロボット

–– 介護用監視ロボット介護用監視ロボット

4. 4. 未来医療・福祉システムに関する研究、その他未来医療・福祉システムに関する研究、その他

–– 診断支援仮想コミュニティ診断支援仮想コミュニティ

–– 2424時間仮想ドクター時間仮想ドクター

–– ヘルスセキュリティ住宅ヘルスセキュリティ住宅

–– 健康管理食事宅配健康管理食事宅配

–– 徘徊老人監視システム徘徊老人監視システム

–– 自閉症児支援システム自閉症児支援システム

–– MRIMRI癌治療癌治療

–– 患者の取り違え防止患者の取り違え防止

–– タンパク質構造推定（創薬）タンパク質構造推定（創薬）

–– 在宅健康管理の実践在宅健康管理の実践

–– 遺伝子発現ネットワーク解析（創薬と生活習慣改善）遺伝子発現ネットワーク解析（創薬と生活習慣改善）




未来情報通信医療社会基盤センター（通称：医療ICTセンター）

の紹介

横浜国立大学情報通信COEと情報通信研究機構と横浜市立大学生命科学COEの発展による情報通信技術と医工連携技術に基づく医療福祉を含む未来社会基

盤支える学術領域の研究・教育を担う新センターの創生

河野河野隆二隆二

横浜横浜国立大学　国立大学　

未来情報通信医療社会基盤センター（医療未来情報通信医療社会基盤センター（医療ICTICTセンター）センター）センター長センター長

横浜国立大学大学院　工学研究院横浜国立大学大学院　工学研究院

知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野　教授知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野　教授

Phone: (045)339Phone: (045)339--4115, Fax: (045)3384115, Fax: (045)338--1157, E1157, E--mail: [email protected]: [email protected]




情報通信技術に基づく未来社会基盤創生情報通信技術に基づく未来社会基盤創生

平成平成1414年度文部科学省年度文部科学省2121世紀世紀COECOEプログラムプログラム

分野：分野：情報・電気・電子情報・電気・電子

横浜国立大学大学院　工学研究院横浜国立大学大学院　工学研究院

知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野知的構造の創生部門　電気電子と数理情報分野

((工学府　物理情報工学専攻　電気電子ネットワークコース工学府　物理情報工学専攻　電気電子ネットワークコース))（工学部　電子情報工学科）（工学部　電子情報工学科）

拠点リーダー拠点リーダー：：河野隆二河野隆二

Phone: (045)339Phone: (045)339--4115, Fax: (045)3384115, Fax: (045)338--11571157EE--mail: mail: kohnokohno@@ynuynu.ac..ac.jpjp

URL: http://www.URL: http://www.dnjdnj..ynuynu.ac..ac.jpjp//

http://www.ynufit.org/



適正サイズ：1専攻コース内で広範囲に渡るスタッフ

本拠点が世界的優位な分野

長期目標：

未来社会を支える統合社会基盤のグランドデザイン

将来の発展中期目標：

情報通信技術に基づく社会基盤の創生

システム設計とデバイス研究の緊密な連携

　総合科学技術会議重要課題: 環境エネルギー,ライフサイエンス，情報通信,ナノテクノロジー

無線情報通信＋集積フォトニクス：光・電波融合情報通信ネットワーク領域

　　　本研究拠点がカバーする学問分野

連携機関:情報通信研究機構,横須賀ﾘｻｰﾁﾊﾟｰｸ(YRP)



　　情報通信・交通・エネルギー供給・金融・医療福祉の５大インフラの統合ネットワーク情報通信・交通・エネルギー供給・金融・医療福祉の５大インフラの統合ネットワーク

　　A. A. 情報情報の流れ（の流れ（情報通信情報通信））

　　 B. B. 車両と物車両と物の流れ（の流れ（交通・物流交通・物流））

　　C. C. エネルギエネルギーーの流れ（の流れ（送電、エネルギー供給送電、エネルギー供給））

　　 D. D. お金お金の流れ（の流れ（金融金融））

E. E. 人間・病気治療人間・病気治療の流れ（の流れ（医療・福祉医療・福祉））

　の　のトラフィックコントロールトラフィックコントロールを統合的に行う統合インフラストラクチャを統合的に行う統合インフラストラクチャ

（例）　（例）　A+B A+B ITS(ITS(高度交通システム高度交通システム))

A+C A+C 電力配電線通信システム電力配電線通信システム

　　　　　　 A+D A+D 電子商取引電子商取引((ee--commerce)commerce)

　　　　　　 A+E A+E ユビキタス医療・福祉ユビキタス医療・福祉

ITSITS情報通信と物流交通情報通信と物流交通

EE--commercecommerce電子マネー、商取引電子マネー、商取引

FlexFlex--Energy Energy Network/ Network/ 電力線伝送電力線伝送電気エネルギーと電気エネルギーと

通信の共通ネットワーク通信の共通ネットワーク

車両物

交通・物流交通・物流

エネルギー

エネルギー供給エネルギー供給

お金

金融金融

20202015

20102005

2000

5大社会インフラの統合

究極の目標：　情報通信技術情報通信技術((ICT)ICT)に基づくに基づく医療・金融・医療・金融・

交通・エネルギー交通・エネルギー未来社会基盤創生未来社会基盤創生

人

医療医療高度医療・福祉高度医療・福祉遠隔医療、インプラントセンサ遠隔医療、インプラントセンサ

情報情報通信情報通信



背景背景：高齢化社会の高度な医療、福祉、環境、交通、情報、バイオなどの先端技術と専門家育成に：高齢化社会の高度な医療、福祉、環境、交通、情報、バイオなどの先端技術と専門家育成に対する社会的要請が高い。対する社会的要請が高い。

　　特に、情報化、国際化、少子高齢化が進むに伴い、　　特に、情報化、国際化、少子高齢化が進むに伴い、先端情報通信技術に基づく未来社会基盤（高先端情報通信技術に基づく未来社会基盤（高度医療、福祉、金融、エネルギー、交通）の高度研究開発とそれに従事する専門技術者、先端度医療、福祉、金融、エネルギー、交通）の高度研究開発とそれに従事する専門技術者、先端研究者の高度教育研究者の高度教育が求められる。が求められる。

目的目的：：本センターは、平成本センターは、平成1414年度採択された横浜国立大学年度採択された横浜国立大学2121世紀世紀COECOEプログラム「情報通信技術にプログラム「情報通信技術に基づく未来社会基盤創生」拠点による高度研究教育の継続的な発展と、基づく未来社会基盤創生」拠点による高度研究教育の継続的な発展と、独立行政法人情報通独立行政法人情報通信研究機構信研究機構とと横浜市立大学医学部との連携横浜市立大学医学部との連携によるによる高度情報通信技術に基づく医療福祉を含高度情報通信技術に基づく医療福祉を含む未来社会基盤の創生のための先端研究とそれに基づく高度教育を目的む未来社会基盤の創生のための先端研究とそれに基づく高度教育を目的とする。とする。

運営運営　　当該センターは、当該センターは、2121世紀世紀COECOEプログラムの成果を継承するプログラムの成果を継承する通信ネットワークシステムの創生部通信ネットワークシステムの創生部門、先端エレクトロニクスの創生部門、未来情報通信応用の創生部門と、新たに横浜市立大学・門、先端エレクトロニクスの創生部門、未来情報通信応用の創生部門と、新たに横浜市立大学・情報通信研究機構と本学の医療福祉・生命化学などの医工連携研究グループの参加による医情報通信研究機構と本学の医療福祉・生命化学などの医工連携研究グループの参加による医療情報システムの創生部門の療情報システムの創生部門の４部門４部門から構成される。から構成される。５年間の時限付きセンター５年間の時限付きセンターとして、中核ととして、中核となる横浜国立大学工学研究院、環境情報学研究院と共に、他部局の協力を得て構成し、なる横浜国立大学工学研究院、環境情報学研究院と共に、他部局の協力を得て構成し、包括包括協定締結機関協定締結機関であるである独立行政法人情報通信研究機構独立行政法人情報通信研究機構による人的物的連携による人的物的連携、および現在、および現在よこよこはまはまCELCEL--TriangleTriangle研究機構の発展研究機構の発展に基づき共同研究教育を実施しているに基づき共同研究教育を実施している横浜市立大学医学横浜市立大学医学部（生命科学部（生命科学COECOE））との地域的連携・医工連携との地域的連携・医工連携により運営する。により運営する。

組織組織　当該センターに所属する教員は、　当該センターに所属する教員は、本学および連携機関に所属する常勤スタッフの併任・兼業本学および連携機関に所属する常勤スタッフの併任・兼業と、と、当該センター専任の期限付き教員の採用当該センター専任の期限付き教員の採用により組織化される。により組織化される。原則的に、教員定員、学生定員原則的に、教員定員、学生定員の移動を伴わない。の移動を伴わない。

未来情報通信医療社会基盤センター設立設立



教員組織：工学研究院教育組織：工学府

教員組織：環境情報研究院教育組織：環境情報学府

自然環境と情報部門

人工環境と情

報部門

社会環境と情報部門

機能の創生部門・過程の機能と安全分野・固体の機能分野・分子の機能分野

システムの創生部門・システムのデザイン分野・人もの空間のシステム分野

知的構造の創生部門・電気電子と数理情報分野・物理科学と知の創造分野

未来情報通信医療社会基盤センター通信ネットワークシステムの創生部門先端エレクトロニクスの創生部門情報通信融合基盤技術の創生部門医療情報システムの創生部門

横浜市大医学部（生命科学COE)

独立行政法人情報通信研究機構

未来情報通信医療社会基盤センターの構成の構成

兼業研究員

専業研究員

専業事務員

兼業教員兼業研究員

兼担教員　

大学院生兼担教員　

大学院生

専任研究員専任事務員

経済学部

経営学

部

国際社会科学研究科

社会系部局

教育人間科学

部

運営　委員

共同　研究



1 1 通信ネットワークシステムの創生部門通信ネットワークシステムの創生部門：：

1.11.1 情報通信システム設計分野情報通信システム設計分野

1.21.2 情報通信ネットワーク設計分野情報通信ネットワーク設計分野

1.31.3 情報通信フロンティア分野情報通信フロンティア分野

2 2 先端エレクトロニクスの創生部門先端エレクトロニクスの創生部門：：

2.12.1 光・電波融合ネットワークデバイス分野光・電波融合ネットワークデバイス分野

2.22.2 高速集積システム分野高速集積システム分野

2.32.3 ナノデバイス・ナノセンサ分野ナノデバイス・ナノセンサ分野

3 3 情報通信融合基盤技術の創生部門情報通信融合基盤技術の創生部門：：

3.1 3.1 フレキシブルエネルギーネットワーク研究分野フレキシブルエネルギーネットワーク研究分野

3.2 3.2 先端ロボティクス・メカトロニクス研究分野先端ロボティクス・メカトロニクス研究分野

3.3 3.3 環境低負荷エネルギー研究分野環境低負荷エネルギー研究分野

4 4 医療情報システムの創生部門医療情報システムの創生部門：：

4.1 4.1 医療情報通信工学分野医療情報通信工学分野

4.2 4.2 バイオメディカル科学分野バイオメディカル科学分野

4.3 4.3 身体情報工学分野身体情報工学分野

新センター（新センター（未来情報通信医療社会基盤センター）の構成）の構成



【新センター【新センターを構成する部門・分野を構成する部門・分野】】

1 1 通信ネットワークシステムの創生部門通信ネットワークシステムの創生部門　　SDR,UWBSDR,UWBを核としたシステムの研究成果を拡張し，ユビキタス環境に柔軟に対応できるハーを核としたシステムの研究成果を拡張し，ユビキタス環境に柔軟に対応できるハー

ド・ソフト技術を確立する．ド・ソフト技術を確立する．1.11.1 情報通信システム設計分野情報通信システム設計分野：：アレイアンテナ，リコグニティブレデオ，アレイアンテナ，リコグニティブレデオ，MIMOMIMO等等1.21.2 情報通信ネットワーク設計分野情報通信ネットワーク設計分野：：センサーアレーネットワーク，ユビキタスネットワーク等センサーアレーネットワーク，ユビキタスネットワーク等1.31.3 情報通信フロンティア分野情報通信フロンティア分野：：バイオメトリクス，データ・マイニング等バイオメトリクス，データ・マイニング等

2 2 先端エレクトロニクスの創生部門先端エレクトロニクスの創生部門　光・電波融合情報通信ネットワークの基盤となる先端光・電子集積システムの構築と，ナノ　光・電波融合情報通信ネットワークの基盤となる先端光・電子集積システムの構築と，ナノデバイス・ナノセンサの医療情報への応用を研究する．デバイス・ナノセンサの医療情報への応用を研究する．

2.12.1 光・電波融合ネットワークデバイス分野光・電波融合ネットワークデバイス分野：極微細・超高速光デバイスの集積化：極微細・超高速光デバイスの集積化2.22.2 高速集積システム分野高速集積システム分野：超高速・超低電力マイクロプロセッサと集積システム：超高速・超低電力マイクロプロセッサと集積システム2.32.3 ナノデバイス・ナノセンサ分野ナノデバイス・ナノセンサ分野：スピンエレクトロニクスとカーボンナノチューブのデバイ：スピンエレクトロニクスとカーボンナノチューブのデバイスおよび集積システム応用スおよび集積システム応用

未来情報通信医療社会基盤センター構成の部門分野(1/2)



3 3 情報通信融合基盤技術の創生部門情報通信融合基盤技術の創生部門

　エネルギー系および運動制御系への情報通信応用を含め，　エネルギー系および運動制御系への情報通信応用を含め，情報通信と融合することによ情報通信と融合することにより新たな展開をする基盤技術及び情報通信技術を支える先端基盤技術の研究を行う．り新たな展開をする基盤技術及び情報通信技術を支える先端基盤技術の研究を行う．

　　3.1 3.1 フレキシブルエネルギーネットワーク研究分野フレキシブルエネルギーネットワーク研究分野：：新電力供給システム，品質別エネル新電力供給システム，品質別エネルギー供給，都市エネルギーシステムギー供給，都市エネルギーシステム等等

3.2 3.2 先端ロボティクス・メカトロニクス研究分野先端ロボティクス・メカトロニクス研究分野：：運動制御，２足歩行・走行ロボット，ロボット運動制御，２足歩行・走行ロボット，ロボットハンド，ロボットビジョン，人間工学，協調工学，ＩＴＳ等ハンド，ロボットビジョン，人間工学，協調工学，ＩＴＳ等

3.3 3.3 環境低負荷エネルギー研究分野環境低負荷エネルギー研究分野：：超伝導，燃料電池，水素エネルギー等超伝導，燃料電池，水素エネルギー等

4 4 医療情報システムの創生部門医療情報システムの創生部門

　　高度情報通信技術と先端分子科学技術に基づく医療福祉を含む未来社会基盤の創成の高度情報通信技術と先端分子科学技術に基づく医療福祉を含む未来社会基盤の創成のための先端研究とそれに基づく高度教育を行う．ための先端研究とそれに基づく高度教育を行う．

4.1 4.1 医療情報通信工学分野医療情報通信工学分野：先端的な情報通信・情報工学技術と医療・医学の融合による新しい医療情報通信・医工連携分野の創成とその研究，開発．

4.2 4.2 バイオメディカル科学分野バイオメディカル科学分野：生体メカニズムなどの分子科学的解析，及び情報科学的解析などの医学と工学の融合学問領域の研究，開発．

4.3 4.3 身体情報工学分野身体情報工学分野：：3D-PET医療診断支援，，医用画像処理医用画像処理，，身体個人認証バイオメト身体個人認証バイオメトリックスなどの先端要素技術とリックスなどの先端要素技術と高度高度医療・福祉システム医療・福祉システムの研究，開発．の研究，開発．

未来情報通信医療社会基盤センター構成の部門分野(2/2)



・各種医療機器用画像・音声処理ソフトウェア・医療・診断機器における情報通信技術

情報通信技術に基づく未来情報通信技術に基づく未来医療情報医療情報社会技術の創生イメージ社会技術の創生イメージ

情報通信技術

・3D-PET医療診断支援・MRI癌治療・定期健診データ解析・予測

白太字は，現時点で想定される成果物の例です．

・患者の取り違え防止・医学系データ（電子カルテ）・ネットワーク利用診断支援・パワーアシストロボット・介護用監視ロボット

・タンパク質構造推定（創薬）・DNA関連データマイニング・遺伝子発現ネットワーク解析（創薬と生活習慣改善）

・マイクロ・ナノロボットによる治療・各種体内医療機器の通信・無線による医療情報ネットワーク構築

・診断支援バーチャルコミュニティ

・再生医療技術・分子マーカー診断

・24時間仮想ドクター・ヘルスセキュリティ住宅・健康管理食事宅配・横浜市内での在宅健康管理の実践・徘徊老人監視システム・自閉症児支援システム・医療データ機械学習

情報通信技術と分子科学技術を基にした安全・安心な未来医療・福祉社会基盤の創生

生体内通信

医療・福祉通信システム

画像・音声情報処理

細胞生理制御

生体分子認識バイオマーカー

医療データマイニング診断支援

情報セキュリティ

手術・福祉・介護ロボット

バイオインフォマティクス



情報通信技術に基づく未来情報通信技術に基づく未来医療情報医療情報社会の創生計画社会の創生計画

医療ネットワーク環境整備と24時間健康管理に基づく在宅医療システムの確立　・医療データの情報資源化・診断支援　・連続データによる新しい医学の創成　・生活習慣改善と緊急通報システム　・24時間バーチャルドクター

２０２０

２０１０

２００５

人体内マイクロ・ナノロボットによる人体内マイクロ・ナノロボットによる常時健康管理・治療常時健康管理・治療

相互通信

自律行動

マイクロ・ナノサイズロボット群

患部の発見と治療を常時実施

患部治療

情報提供

遠隔操作も可能

担当医

医療スタッフ

細胞生理制御

手術・福祉・介護ロボット

情報通信技術

情報セキュリティ

生体分子認識バイオマーカー

生体内通信

画像・音声情報処理

医療・福祉通信システム

バイオインフォマティクス

先端人工知能技術

基盤研究の更なる発展医療データマイニング

インフラ整備医療診断のための先端情報通信・情報処理技術の実現　・医療福祉用自律ロボットの開発　・医療データマイニング　・先端ソフトウェア無線による医療機器間通信　・医療・医学情報通信・処理技術の確立

医療環境拡充

新しい医療診断技術の確立　・MRI による癌治療装置・高速CT装置の開発　・再生医療技術の向上　・分子マーカー診断技術の開発　・遺伝子発現ネットワーク解析と創薬

最先端診断・治療

医療・福祉用自律型知能ナノロボットの開発　・原子レベルのロボット設計技術の確立　・医用ナノテクノロジーの確立

人体内監視・治療

人体内ナノロボットによる常時管理・治療の実現　・ナノロボットによる患部の自動発見・治療　・生体内通信による生体との協調行動の実現



インプラント万能センサインプラント万能センサ（医療情報システムの創成部門の将来の実現目標例）（医療情報システムの創成部門の将来の実現目標例）

UWBUWB無線通信とセンサーネットワーク技術に基づき，体内で健康状態を常時監視し，疾病の予無線通信とセンサーネットワーク技術に基づき，体内で健康状態を常時監視し，疾病の予

防，患部の治療を行う，多機能センサと知的マイクロ／ナノロボットとの分散協調システム．近防，患部の治療を行う，多機能センサと知的マイクロ／ナノロボットとの分散協調システム．近未来の究極の健康監視システム．未来の究極の健康監視システム．

胃浸潤がん

治療治療用ナノロボット

24時間監視ナノセンサ必要に応じて専門医に連絡・対策を決定

生体内相互通信

：センサ＆　ナノロボット

生体外通信異常発見！

体の内側（ナノセンサ・ナノロボット）と外側（医師・病院）の両面からの一生安心な健康管理システムの実現




よこはまよこはまCELCEL--TriangleTriangle研究機構研究機構横浜国大の情報通信横浜国大の情報通信((C)C)・・環境環境((E)E)の２の２COECOEと横浜市大の生命情報と横浜市大の生命情報((医学部）医学部）((L)L)

ののCOECOEの連携を基盤とする研究教育協力体制の連携を基盤とする研究教育協力体制

CC: Communication: Communication（（通信通信））EE: Environment: Environment（（環境環境））LL: Life Science: Life Science（（生命科学生命科学））II: Information: Information（（情報情報））

Ｌ

ＣＥ

I

I

I

少子高齢化

安全・安心社会の構築

ナノテクエネルギー

横浜国大

横浜市大



我が国の情報通信(ICT)政策の進展



ユビキタスネットワーク社会の構築



u-Japan政策パッケージの全体像



情報通信技術ICTによる安全・安心の実現



ユビキタスセンサーネットワーク技術の利用イメージ



ユビキタスユビキタスセンサーネットワークのセンサーネットワークの医療への応用医療への応用

医療行為のリアルタイムな状態(いつ、どこで、どのような診断・投薬をしたか)を把握⇒投薬・診断順序の確実な把握、デフォルト情報の電子カルテへの自動入力、患者生体情報を利用した診断、患者への遠隔薬剤投与

電子カルテ

医療データ

センサー端末ＧＷ

患者警報通知医療情報提供

患者状況監視・医療情報提供

医療情報サーバ

医療実施情報の自動記録投与内容薬剤管理情報

患者状態 ⇒センサーノード

診療行動

看護行動

周囲検知周囲検知

薬剤投与



ユビキタスセンサーネットワークの医療・福祉応用の将来ビジョン

病院

普段は・・・データセンター

センサーを通して把握している、日頃の健康状態をデータベースとして保存

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監視センター

緊急時の安否確認、救急車の手配等を行う

異常時には緊急通報

現場へ

心拍、血圧、体温等を常時センシング

搬送先病院の、患者の健康状態データベースへのアクセスを

許可します

それでは、血圧の低下に注意しながら、ロラゼパム

2mg静注して下さい搬送先病院へ患者の容体についてデータをリアルタイム送信救急車より送られ

てきたデータや、普段時のデータをもとに、搬送中の救命士に適切な処置をアドバイス

痙攣を起こしています

患者の様子（外観）や、各種バイタルサインの推移を病院内で確認

○○さんから異常が通知されたので救急車を向かわせました

目的地と現在の位置情報よりバリアフリールー

トの検索・誘導

目的地の手前まで

きちんと誘導

ここを右です

急に苦しくなってきた

<<　センサーネットワークの将来の医療福祉応用イメージ　例　>>



第三期科学技術基本計画における政策政策目標の体系的整理目標の体系的整理



第三期科学技術基本計画における医療ICTの戦略重点化による推進

１．平成１８年度からの第三期科学技術基本計画における１．平成１８年度からの第三期科学技術基本計画における情報通信分野における重点課題として医療情報通信分野における重点課題として医療ICTICTを位置を位置

づけることに提言する。づけることに提言する。

２．医療ＩＣＴは、総務省、厚生労働省、経済産業省、文部科２．医療ＩＣＴは、総務省、厚生労働省、経済産業省、文部科学省などの複数省庁が共通に取り組むべき重点課題で学省などの複数省庁が共通に取り組むべき重点課題であるため、総合科学技術会議の下に連携融合により推あるため、総合科学技術会議の下に連携融合により推進すべき戦略的重点課題として最重点し、産学官連携進すべき戦略的重点課題として最重点し、産学官連携により国際戦略上の優位を確保すべきである。により国際戦略上の優位を確保すべきである。

３．その推進のために、総務省が３．その推進のために、総務省がNICTNICTなどを活用し、産学などを活用し、産学

官連携コンソシアムを構築し、医療用無線帯域の確保、官連携コンソシアムを構築し、医療用無線帯域の確保、医療無線防護指針の更新、医療医療無線防護指針の更新、医療ICTICT産業・学術の推進産業・学術の推進ををuu--JapanJapan計画の中核として戦略的に実施することが望計画の中核として戦略的に実施することが望

まれる。まれる。

医療ictにおける研究開発課題と利活用未来情報通信医療社会基盤センター（医療ictセンター）...

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