| Project/Area Number |
20K04163
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
|
|---|
| Research Institution | Akita Prefectural University |
|---|
Principal Investigator |
古川 大介 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助教 (80774760)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐伯 壮一 名城大学, 理工学部, 教授 (50335767)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 組織レオロジ― / 光干渉断層画像 / 組織粘弾性 / 高分子レオロジー / 光干渉断層像 / 毛細血管 / 断層可視化 / 皮膚粘弾性 / バイオメカニクス / マイクロ断層検出 / 光干渉断層画像法 / ひずみ速度分布 / 非破壊光断層計測 / スキンメカニクス / 生体情報・計測 / 光計測 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
加齢や紫外線照射によって進行する“しわ”や“たるみ”などの皮膚老化現象は，毛細血管の機能低下が要因とされており，血管機能と皮膚力学特性との関連性は，アンチエイジングの重要な評価指針となる．本研究では，ドップラーOCTを利用し，毛細血管の血流速と組織変形による皮膚力学特性（吸引による力学特性の変化）の分布推定から皮膚老化現象の解明に取り組む．マイクロスケールにおける3次元血流速の精度向上，吸引法による組織内部の変形量から3次元力学特性の推定法の確立し，これらより，血管機能低下による皮膚老化現象の関連性について解明する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，加齢や光老化により進行する肌のシワやタルミといった皮膚の老化現象を力学（弾性および粘性）的変化から評価することを目指している．皮膚老化の要因には，ゴースト血管と呼ばれ，血液が流れなくなる毛細血管や代謝機能の低下，紫外線照射によるコラーゲン線維やエラスティンの変性など光老化が議論されている．
本研究では，これらの要因によって生じる機械的力学特性変化を吸引による皮膚刺激から光干渉断層画像装置を用いて断層可視化することを目的としている．当該年度では，吸引アダプタを構築し，吸引口の改良を実施し，周期吸引による粘性減衰による皮膚内部の位相遅れを再度確認した． その他，再構築したドップラーＯＣＴ装置を用い変位速度の精度検証を実施した．実施法とし吸引周期と同じ駆動周期にて振動平板を駆動させ，平板間には成人男性と同様のヘマトクリット値４５％の疑似血液を用い，せん断速度の断層可視化した．その結果とし，高周波に振動させた場合，シアシニング（疑塑性流動）およびシアシックニング（非ニュートン流体挙動）を確認し，皮膚吸引試験における吸引周波数の試験を得ることが出来た（第34回バイオフロンティア講演会，ドップラーOCTを用いた振動平板間流れにおける高分子液体のマイクロ断層検出”にて講演）．その他，本装置の改良を実施した．現在，吸引アダプタを3Dプリンタを利用し，吸引口付近の改良を行い，周期吸引実験を実施しており，吸引周波数などの実験条件を変更した実験実施を行っている．今年度では，この結果を利用し，数値解析と実測からら，粘弾性特性を逆解析的に求める．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では，皮膚代謝機能である真皮上層における毛細血管網の3次元マイクロ断層可視化および真皮上層の力学特性をマイクロ断層可視化である．現在まで，血管網の可視化手法においては，十分な成果を得ている．力学特性（粘弾性）マイクロ断層評価としては，毛細血管付近，表皮および真皮を吸引周期に対する位相変化から組織粘性特性の定性的な評価を可能とした．
しかしながら，当初の課題である，皮膚内部の力学特性を数値解析からマイクロ分布として定量的な推定には至っていない，この点における進捗がやや遅れていると考える．その他，本研究実施にあたり，共同研究先にて実験装置を移転し，再構築を実施し本学にて使用を可能にするため，研究計画に遅れが生じている．実験装置の再構築は完了し，既に吸引アダプタも改良済みである．実測および推定法の開発に取り組んでいる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
現状，皮膚内部の毛細血管網マイクロ断層可視化については，皮膚真皮上層における3次元マイクロ断層像を可視化しており，組織間の粘弾性を定性的に評価可能としている．今後は，課題である皮膚内部の力学特性マイクロ（断層）分布の推定を実施する．具体的な手法とし，構造力学解析ソフトを用いた順解析を実施し，定量的な粘弾性パラメータの評価を実施し，数値解析にて，吸引周期および粘弾性パラメータを定量的に見積もり，パラメータ推定を実施する．
その他，，実験装置の改良を実施し，ＳＮ比の向上を図る．
|
