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名古屋工業大学 電気・機械工学科/専攻 バイオメカニクス研究室

研究紹介Research

生体の構造と力

ウサギ胸大動脈内のElastin像.

生体では加えられる力に適応する(ように見られる)現象がそこかしこに見られます.例えば,大腿骨は中央部分が中空でねじりや曲げに対して強い構造を持っていますし,両端部内部にあるメッシュワークのような(骨梁)構造の梁は主応力方向を向いています.この骨梁構造の場合,主応力方向にのみ梁をもつことで,破壊に強い構造をしていると考えられています.血管壁でも,血圧が高くなると壁内応力を一定に保つように壁厚が肥厚したり,血流量が増えると管径を増して壁面せん断応力を一定に保つようにしたり,血管壁構造を変化させる現象が見られます.本研究室では,加齢により減少するタンパク質エラスチンの血管壁内構造(図)に着目しています.生物や生体には特異的な形が多く見られますが,時にその形に重要な意味があることがありますので、その隠れている有益な側面を見つけ出そうと考えています.

大動脈瘤の破裂メカニズム解明と破裂予測

血管壁の破壊メカニズムの研究

顕微鏡下等2軸引張破壊試験機

大動脈瘤は,大動脈の一部がコブ状に膨れる血管病変です.この大動脈瘤は次第に拡張する傾向にあり,ついには破裂することがあり,破裂により毎年1万人以上の方がなくなっています.破裂時の致死率が極めて高いため,瘤が一定以上に大きくなると手術適応となっています.しかし,実際には小さな瘤でも破裂する例が少なくありません.そこで,我々は血管壁の破裂メカニズムの詳細な解明を目指しています.本研究室では顕微鏡下でブタやラット等の大動脈を引っ張る試験装置(図)などを用いて破裂メカニズムを調べています.

大動脈瘤の破裂予測

破裂しやすい瘤

ヒト胸部加工大動脈瘤試料に対し,上記のように圧力を加えて破裂させる試験をこれまで実施してきました.その結果,血管壁のかたさ情報から血管壁の脆弱度が予測できる(図)可能性があることが分かってきました.かたさは破裂まで負荷をかけることなく得られる情報ですので,この性質を利用すると,大動脈瘤の破裂危険性を判断する新たな破裂予測ができる可能性があります.現在は臨床で得られる血管壁のかたさ情報から破裂予測が可能であるかを検証する研究を進めています.

細胞が発生する力の計測法の開発

細胞と張力?

血管組織内の筋肉の細胞(平滑筋細胞)は,収縮したり弛緩したりすることにより,血管径を調節しています.この平滑筋細胞は動脈硬化など病的な環境では筋力が弱いタイプ(合成型)であるとの報告があります.そこで,我々は細胞タイプにより平滑筋細胞が発生する筋力を計測する研究を既存の技術を利用して実施してきました.しかし,なかなか細胞に最適なコンディションで力を計測することが困難であることもわかってきました.そこで,現在環境に依存しない方法(図)で細胞が発生する力を計測する新しい方法に取り組んでします.

バイオメカニクス研究室Biomechanics Lab.

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052-735-5678 (研究室)
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