生体構造・機能の解明と維持・回復・強化のためのバイオメカニクス

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63300009
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 林 紘三郎 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (90026196)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村上 輝夫 九州大学, 工学部, 教授 (90091347) ; 辻岡 克彦 川崎医科大学, 助教授 (30163801) ; 田中 正夫 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40163571) ; 佐藤 正明 筑波大学, 基礎医学系, 助教授 (30111371) ; 赤松 映明 京都大学, 工学部, 教授 (40025896)
• Keywords: バイオメカニクス / 循環力学 / 呼吸力学 / 人工臓器 / 生体組織 / 細胞力学 / 機能的適応 / 最適設計

Research Abstract

生体が持つ構造とそれらの諸機能を解明し、それらを健全に維持・強化したり、低下した機能を回復させる方策を、バイオメカニクスの立場から探求した結果、以下の成果が得られた。
1.循環呼吸力学、人工臓器力学、軟硬組織力学、生体動力学などの固有分野の具体的研究を通して、生体特有の不均一性、異方性、非線形性を取り扱うために連続体力学の見直し、力学的観点からの生体の機能的適応機能の把握と意義付け、人工臓器と生体適合性に対する力学的アプロ-チの開発、新しい観察・計測技術の展望、およびガス・流体・物質移動に関する基本原理の整理と方法論の見直しを行なうことが出来た。
2.バイオメカニクスの分析的アプロ-チの有効な方法の一つとして、細胞レベルに於ける様々な力学的現象の解明が要請されるようになってきており、その一環として力学的影響下の細胞の挙動に関する研究を開始するとともに、この方面の研究の現状の調査と将来性の検討を行なった。
3.本研究課題に関する研究調査と研究交流を行なうために、平成2年8月に米国カリフォルニァ大学で開催された第1回世界バイオメカニクス会議と、平成3年1月に大阪大学で開催された第2回バイオメカニクスカンファレンスに参画するとともに、日本機械学会バイオエンジニアリング部門と日本ME学会バイオメカニクス研究会を中心とした関連研究集会の実施に積極的に協力した。
4.本研究代表者と分担研究者が中心となって、平成4年度発足重点領域として、「生体機能と構造の維持・回復・強化のバイオメカニクス」(申請代表者:林紘三郎)を申請した。

Research Products

• [Publications] K.Hayashi: "Biomechanical approach to the design of vascular prostheses" Tissue Engineeringー1989. 5-10 (1989)
• [Publications] T.Nakamura: "Effects of longーterm pumping of cardiac assist device on the left ventricular mechanics (In the case of normal heart)" Artificial Organs.
• [Publications] N.yamamoto: "Effects of stress shielding on the mechanical properties of rabbit patellar tendon" ASME,Journal of Biomechanical Engineering.
• [Publications] H.Abe: "Mathematical model of the canine left ventricle during isovolumic and isobaric contractions" Progress and New Directions of Biomechanics. 123-130 (1989)
• [Publications] M.Sato: "Effect of wall shear rate on thrombogenesis in microーvessels of the rat mesentery" Circulation Research. 66. 941-949 (1990)
• [Publications] M.Sato: "Application of the micropipette technique to the measurement of cultured porcine aortic endothelial cell viscoelastic properties" ASME,Journal of Biomechanical Engineering. 112. 263-268 (1990)
• [Publications] M.Sato: "Mechanical properties of cultured endothelial cells exposed to shear stress" Frontiers Med.Biol.Eng.2. 171-175 (1990)
• [Publications] 辻 隆之: "高圧多機能型人工肺システムの開発" 医科器械学. 60. 29-33 (1990)
• [Publications] 辻 隆之: "高圧気相型ホロ-ファイバ人工肺システムのin vitro実験による検討" 人工臓器. 19. 476-479 (1990)
• [Publications] 辻 隆之: "完全内挿型人工血管の実験的研究" 人工臓器. 19. 1331-1334 (1990)
• [Publications] 赤松 映明: "ロ-ラポンプチュ-ブ内の流れと最適ポンプヘッド形状" 人工臓器. 17. 1400-1403 (1988)
• [Publications] T.Akamatsu: "Performance of a compact nutating centrifugal blood pump (Teaspoon pump)" Artificial Organs. 14. 30-33 (1990)
• [Publications] K.Shino: "Arthroscopic followーup of anterior cruciate ligament reconstruction using allogenic tendon" J.Arthroscopic and Related Surgery. 5. 165-171 (1989)
• [Publications] S.Ebara: "Motion analysis of the cervical spine in athetoid cerebral palsy ー Extensionーflexion motion" Spine. 15. 1097-1103 (1990)
• [Publications] K.Shino: "Reconstruction of the anterior cruciate ligament using allogeneic tendon ー Longーterm followup" Am.J.Sports Medicine. 18. 457-465 (1990)
• [Publications] F.Kajiya: "Mechanical control of coronary artery inflow and vein flow" Jap.Circulation Journal. 53. 431-439 (1989)
• [Publications] F.Kajiya: "Analysis of the characteristics of the flow velocity waveforms in left atrial small arteries and veins in the dog" Circulation Research. 65. 1172-1181 (1989)
• [Publications] M.Goto: "Effect of blood filling in intramyocardial vessels on coronary arterial inflow" Am.Journal of Physiology. 258. H1042-H1048 (1990)
• [Publications] T.Murakami: "Effect of lubricants on improvement of fluid film formation in knee prostheses under walking condition" Progress and New Directions of Biomechanics. 403-412 (1989)
• [Publications] N.Ohtsuki: "Frictional behavior of some knee prostheses in a knee joint simulator" Proc.Jap.International Tribology Conf.713-718 (1990)
• [Publications] T.Murakami: "The lubrication in natural synovial joints and joint prostheses" JSME International Journal. 33. 465-474 (1990)
• [Publications] Y.Matsuzaki: "Flow in a twoーdimensional collapsible channel with rigid inlet and outlet" ASME,Journal of Biomechanical Engineering. 111. 180-184 (1989)
• [Publications] Y.Matsuzaki: "Wave motions in a collapsible tube conveying fluid" Monographs on Atherosclerosis. 15. 138-149 (1990)
• [Publications] Y.Matsuzaki: "Analysis of flow in a twoーdimensional collapsible channel using universal“tube"law" ASME,Journal of Biomechanical Engineering.
• [Publications] K.Tanishita: "Fluid flow in a strongly curved pipe" Frontiers Med.Biol.Eng.2. 187-191 (1990)
• [Publications] 谷下 一夫: "微孔性膜型人工肺の炭酸ガス除去性能" 日本機械学会論文集. 56. 3869-3873 (1990)
• [Publications] 谷下 一夫: "きつい曲がり管における定常入口流れ" 日本機械学会論文集. 57. (1991)
• [Publications] M.Tanaka: "A note on the ACL deformation under tensile loading along ligament and/or tibia direction" Tissue Engineeringー1989. 115-118 (1989)
• [Publications] Y.Seguchi: "Preliminary study on adaptation by remodeling" Tissue Engineeringー1989. 75-78 (1989)
• [Publications] S.Wada: "Breathingーventilation model,and simulation of highーfrequency ventilation" JSME International Journal. 34. 98-105 (1991)