分野紹介:生体機械システム医工学

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。このため,生体機械システム医工学講座には以下の分野を設置しています。

生体機能創成学

「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

教授 厨川 常元 教授 厨川 常元
准教授 水谷 正義 准教授 水谷 正義

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
  3. バイオミメティック表面の創成等。
研究室サイト
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

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

生体親和表面の創成(生体活性機能の付与)

生体親和表面の創成(生体活性機能の付与)

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)

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)

生体流体力学

人体の機能の解明と疾病の克服を目指すバイオメカニクス

教授 石川 拓司 教授 石川 拓司
准教授 菊地謙次 准教授 菊地謙次
准教授 沼山 恵子 准教授 沼山 恵子

バイオメカニクスは、生体内における各種の生理学的あるいは病理学的な現象を物理法則に基づいて調べ、生物学・医学と異なる視点から生命現象を解明する学問分野です。私達は人体と微生物を主な研究対象とし、バイオメカニクスの視点から健康問題や環境問題に関わる様々な生命現象を研究しています。研究対象は多岐に渡り、血球や微生物懸濁液の大規模GPUコンピューティング、血液循環器系・呼吸器系・消化器系の流れと各種疾患メカニズムの解明、抹消血中からがん細胞を分離する微小流体デバイスの開発などを行って います。

研究室サイト
循環器系・呼吸器系・消化器系の計算生体力学

循環器系・呼吸器系・消化器系の計算生体力学

がんの診断や血流計測のための微小流体流路

がんの診断や血流計測のための微小流体流路

ナノデバイス医工学

マイクロ/ナノテクノロジーが創出する次世代医療機器

教授 芳賀 洋一 教授 芳賀 洋一

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。

(研究例)

  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
研究室サイト
極細径光ファイバ圧力センサ(外径125μm)

極細径光ファイバ圧力センサ(外径125μm)

腹腔内手術用変形型内視鏡(外径5mm)

腹腔内手術用変形型内視鏡(外径5mm)

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)

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)

医用ナノシステム学

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

教授 田中 徹 教授 田中 徹

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,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。

  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
  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
  4. 3D集積回路技術とアナログ・デジタル集積回路設計
研究室サイト
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

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

開発した37×37ピクセルの人工網膜チップ

開発した37×37ピクセルの人工網膜チップ

クリーンルーム内でのデバイス試作

クリーンルーム内でのデバイス試作

病態ナノシステム医工学

生命機能とそのナノシステム障害を「視る」

准教授 神崎 展 准教授 神崎 展

2型糖尿病を含めたさまざま生活習慣病を罹患する人が激増しています。神崎研究室では最先端ナノイメージング技術を使って生命機能を可視化解析しながら、それらの疾患の分子病態機序について「ナノシステムの障害」という新しい観点から研究を推進しています。また、最新の細胞工学・遺伝子工学技術を駆使して高度発達型細胞を創製しています。

  1. 生命機能ナノイメージングに関する研究
  2. 高次機能型細胞工学に関する研究
  3. 機能膜タンパクのソーティング障害と疾患に関する研究
  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
研究室サイト
蛍光ナノ粒子によるGLUT4分子の生細胞内ナノ計測技術

蛍光ナノ粒子によるGLUT4分子の生細胞内ナノ計測技術

ソーティング障害によるインスリン抵抗性発症機序

ソーティング障害によるインスリン抵抗性発症機序

ウェットデバイス工学

生体・環境親和性に優れるバイオ融合型デバイスの開発

教授 西澤 松彦 教授 西澤 松彦
准教授 梶 弘和 准教授 梶 弘和

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イスを創出する。

  1. 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
  3. 体内に埋め込む自律型の投薬デバイス
  4. 再生医療と創薬を革新する細胞培養ソフトデバイス
研究室サイト
自己発電型バイオDDSパッチ

自己発電型バイオDDSパッチ

ハイドロゲル電極

ハイドロゲル電極