生体の構造・機能の解明と維持・回復・強化のためのバイオメカニクス

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63300009
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 瀬口 靖幸 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (20031073)
• 研究分担者: 赤松 映明 京都大学, 工学部, 教授 (40025896) ; 辻岡 克彦 川崎医科大学, 医用工学教室, 助教授 (30163801) ; 谷下 一夫 慶応大学, 理工学部, 助教授 (10101776) ; 佐藤 正明 筑波大学, 基礎医学系, 講師 (30111371) ; 林 絋三郎 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (90026196)
• キーワード: 生体組織力学 / 連続体力学 / 成長・萎縮 / 機能的適応 / 細胞力学 / 人工臓器 / 循環呼吸力学 / ガス・流体・物質移動

研究概要

循環呼吸力学:心筋の酸素需要、血流の流れ分布、肺呼吸の流れとガス拡散、肺胞界面活性剤の特性などの解析や、流速測定センサ-の開発などが行われた。人工臓器力学:補助心臓の力学的評価、人工血管の開発、人工弁の特性などの検討がなされ、歳差式のポンプの詳細な検討が進展した。軟硬組織力学:膝関節の靱帯の力学、骨の形成、人工関節の摩擦や摩耗、潤滑の研究の他、組織の成長と萎縮の数理モデルを得る努力がなされた。生体系動態力学:可崩壊管の動態解析、血液粘性とヘマトクリットの関係分析、間欠流における乱流解析などが取り上げられた。これらにより、連続体力学の見直しや、機能的適応の力学的取扱などにある程度の見直しをえた他、人工臓器開発における力学的検討の重要性を指摘し、気液流の力学に新しい知見を加えることができた。
2.細胞微細組織力学:血管内皮細胞が動脈硬化との関連で精力的に研究された。細胞の粘弾性測定が行われ、内皮細胞のせん断応力に対する反応などが明らかにされた。血栓形成に対するせん断力の影響も調べられた。
3.国会研究集会として、33回材料研究連合講演会、日本機械学会67期全国大会、4回日本ME学会秋季大会などのオ-ガナイズドセッションの企画運営に参加した。1回バイオエンジニアリング学術講演会(平1・8・22、東京)、1回バイオエンジニアリングシンポジウム(平2・1・22、23、仙台)の開催に協力した。また、その都度、本研究の連絡会議を開催し、研究の進展を図った。国際集会として、ASME WAM89(1989・12・10-15、サンフランシスコ)において、Tissue Engineeringのセッションを合同開催した。今後開かれるものとして、上海-大阪BMEシンポジュウム(平2・6)、1回バイオメカニクス世界会議(平2・8-9)の開催準備にわが国の代表として中心的役割を果たした。なお、本課題と同名の重点領域研究計画を策定し申請した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Seguchi: "Preliminary Study on Adaptation by Remodeling" Tissue Engineering-1989(ASME). BED-14. 75-78 (1989)
• [文献書誌] M.Tanaka: "A Note on the ACL Deformation Under Tensile Loading along Ligament and/or Tibia Direction" Tissue Engineering-1989(ASME). BED-14. 115-118 (1989)
• [文献書誌] 和田成生: "喚気を考慮した呼吸動態のモデルと高頻度喚気法のシミュレ-ション" 1989計算力学講演会において講演(日本機械学会論文集:論文No.89-0315A印刷中). 890-69. 21-21 (1989)
• [文献書誌] 和田成生: "肺呼吸の周波数特性に関する実験的検討" 日本機械学会第66期通常総会講演会講演概要集. 890-12. 319-320 (1989)
• [文献書誌] 和田成生: "力学的影響を考慮した換気シミュレ-ションによるHFVのパラメタ決定" 医用電子と生体工学. 27-Suppl.327-327 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "格子法による靱帯の変形分布(計測法の提案法とその意義)" 医用電子と生体工学. 27-Suppl.463-464 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "大腿義足ソケットの接触圧推定とその義足評価への適用の試み" 医用電子と生体工学. 27-Suppl.478-479 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "Computational Biomechanical Engineering" 第31回構造強度に関する講演会講演集. 38-39 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "肺胞界面活性剤の機械特性とそのモデル" 第33回材料研究連合講演会前刷集. 179-180 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "医療におけるバイオメカニクスの貢献" 第33回材料研究連合講演会前刷集. 165-168 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "大腿義足ソケット陽性モデルおよび断端の非接触形状計測" 日本機械学会第67期全国大会講演会講演概要集. 890-50. 530-531 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "大腿義足ソケット-断端インタ-フェ-スの接触圧同定" 日本機械学会第67期全国大会講演会講演概要集. 890-50. 532-533 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "コンピュ-テショナル バイオメカニクス" 医用電子と生体工学第27巻特別号. 27-Suppl.2. 25-25 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "大腿義足ソケットの接触圧計測の試み(有限要素逆解析による間接的同定法)" 医用電子と生体工学. 27-Suppl.2. 29-29 (1989)
• [文献書誌] Y.Seguchi: "Identification of Pressure Distribution of SocketInterface" In ternational Society for Prosthetics and Orthotics VI World Congress Abstracts. 143 (1989)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "リモデリングによる力学的適応について" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム論文集. 900-4. 157-158 (1990)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "肺胞壁の表面張力" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム論文集. 900-4. 79-80 (1990)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "膝前十字靱帯の局所的変形に関する一考察" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム論文集. 900-4. 175-176 (1990)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "膝構造体におけるACLの引張試験のあいまい性とそれを考慮する力学モデル" 日本機械学会関西支部第65期定時総会講演会講演概要集. 904-1. (1990)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "大腿義足ソケットの接触圧同定-モデル駆動型可視化技術としてのアプロ-チ" 日本機械学会第67期通常総会講演会講演概要集. (1990)
• [文献書誌] 瀬口靖幸: "モデル駆動型可視化技術としての逆問題" 日本機械学会第67期通常総会講演会ワ-クショプ資料. (1990)
• [文献書誌] Y.Seguchi: "Surface Tension and its Quantitative Influences Evaluated for Respiration" First World Congress of BiomechanicsAbstract. (1990)
• [文献書誌] S.Wada: "On the Optimal Artificial Ventilation by Simulation of Total Respiration" First World Congress of Biomechanics Abstract. (1990)
• [文献書誌] M.Tanaka: "Local Tissue Deformation and Stress of Femur-ACL-Tibia Complex" First World Congress of Biomechanics Abstract. (1990)
• [文献書誌] K.Hayashi: "Effects of left ventricular assist device on the bulk and local mechanical work of ischemic heart" 1989 Biomechanics Symposium. 265-268 (1989)
• [文献書誌] K.Hayashi: "Elastic properties and strength of a novel small-diameter,compliant polywethane vascular graft" J.Biomed.Mat.Res.;Appl.Biomat.23. 229-244 (1989)
• [文献書誌] K.Hayashi: "Implantable miniature ultrasonic sensors for the measurement of blood flow" Automedica. 12. 53-62 (1989)
• [文献書誌] K.Hayashi: "Biomechanical approach to the design of vascular prostheses" Tissue Engimeering. BED-14. 5-10 (1989)
• [文献書誌] K.Hayashi: "Model study on the effect of aortic elasticity on the turbulent pulsatile flow behind a prosthetic heart value" 1989 Advances in Bioengineering. BED-15. 135-136 (1989)
• [文献書誌] 佐藤正明: "血管内皮細胞とレオロジ-" 日本バイオレオロジ-学会誌.
• [文献書誌] 佐藤正明: "ずり応力に対する培養内皮細胞の反応" 脈管学.
• [文献書誌] M.Sato: "An in vitro platelet thrombus model produced on cultured endothelialcells" Experientia.
• [文献書誌] M.Sato: "Application of the micropipette technique to the measurement of cultured porcine aortic endothelial cell viscoelastic properties" Journal of Biomechanical Engineering.
• [文献書誌] K.Ookawa: "Changes in microstructure of cultured endothelial cells in early stage after appling shear stress" Journal of Cell Biology.
• [文献書誌] M.Matsuda: "Effects of exercise training on biochemical and biomechanical properties of rat aorta" Angiology. 40. 51-58 (1989)
• [文献書誌] M.Sato: "Effect of wall shear rate on thrombogenesis in microvessels of the rat mesentery" Circulation Research.
• [文献書誌] T.Naruse: "Developing Oscillatory Flow in a Strongly Curved Tube." 1989 Biomechanics Symposium. 129-132 (1989)
• [文献書誌] 成瀬岳史: "きつい曲り管における振動流の発達" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] 成瀬岳史: "大動脈弓における拍動流の推移" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] 成瀬岳史: "きつい曲り管内拍動流" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム論文集. 193-194 (1989)
• [文献書誌] 成瀬岳史: "曲り管入口領域における拍動流" 第29回日本ME学会大会論文集. (1990)
• [文献書誌] 田辺明夫: "分岐分流部における壁せん断応力の測定" 第29回日本ME学会大会論文集. (1990)
• [文献書誌] F.Kajiya: "Analysis of the characteristics of the flow velocity waveforms in left atrial small arteries and veins in the dog" Circulation Researtch. 65. 1172-1181 (1989)
• [文献書誌] F.Kajiya: "Mechanical control of coronary artery inflow and vein outflow" Japanese Circulation Journal. 53. 431-439 (1989)
• [文献書誌] T.Fujiwara: "Comparison of blood-flow velocity waveforms in different coronary Artery bypass grafts.Sequential saphenous vein grafts and internal mammary artery grafts" Circulation. 78. 1210-1217 (1988)
• [文献書誌] F.Kajiya: "Effect of packed cell volume on diastolic coronary artery pressure-flow relations in the dog" Cardiovascular Research. 22. 545-554 (1988)
• [文献書誌] 城山友広: "歳差式遠心血液ポンプの性能改善ならびに模擬溶血試験" 人工臓器. 18巻2号. 551-554 (1989)
• [文献書誌] T.Akamatsu: "Performance of a Compact Nutating Centrifugal Blood Pump(Tea Spoon Pump)" Artificial Organs. 13-4. 285 (1989)
• [文献書誌] 山田典孝: "歳差式遠心ポンプ内の流れ計測" 日本機械学会関西支部第64期定時総会講演会講演概要集. 894-2. 131-132 (1989)
• [文献書誌] T.Takeuchi: "Experimental Study of Nutating Centrifugal Blood Pump in Vivo" Abstracts of the 3rd International Symposium on Artificial Heart & Assist Device. 1. 8 (1990)
• [文献書誌] T.Murakami: "Friction and Wear Characteristics of Sliding Pairs of Bioceramics and Polyethylene" Bioceramics. 1. 225-230 (1989)
• [文献書誌] T.Murakami: "Influence of Surface Crack on Friction and Contact Stresses Under Lubricated Sliding Conditions" Proc.5th Int.Cong.on Tribology. 1. 283-288 (1989)
• [文献書誌] Y.Matsuzaki: "Flow in a two-dimensional collapsible channel with rigid inlet and outlet" J.Biomechanical Eng.111. 180-184 (1989)
• [文献書誌] Y.Matsuzaki: "Wave motions in a collapsible tube conveying fluid" In Blood flow in large arteries,ed.by D.W.Liepsch. 138-149 (1990)
• [文献書誌] 木村光男: "有限変形理論による左室心筋局所酸素需要の解析" 医用電子と生体工学(特別号). 28. (1990)
• [文献書誌] M.Inoue: "Exercise induced joint destruction in anterior cruciate Ligament-deficient Knee" First International Congress of Knee and Orthopaedic Sports Medicine Section of Western Pacific Orthopaedic Association.July 4-6 Yokohama,Japan. (1989)
• [文献書誌] 江原宗平: "腰椎不安定性の術巾測定の試み" 第18回脊椎外科研究会 1989年5月26日-27日. (1989)
• [文献書誌] 山崎勇二: "アテト-ゼ型脳性麻痺における頸椎運動の解析" 第72回中部日本整形外科災害外科学会 1989年5月19日-20日. (1989)
• [文献書誌] 辻隆之: "完全内挿型人工血管の実験的研究" 人工臓器. 19. (1990)
• [文献書誌] 辻隆之: "人工肺" 高分子. 38-7. 740 (1989)
• [文献書誌] 辻隆之: "高圧型シリコ-ンホロ-ファイバ人工肺システムの検討" 医用電子と生体工学. 27(特). 421 (1989)
• [文献書誌] 辻隆之: "高圧多機能型人工肺システムの開発" 医器学. 60-1. 29-33 (1990)
• [文献書誌] 辻隆之: "高圧気液両相型人工肺内における酸素ガス輸送の検討" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム-計測と力学、生体への応用-論文集. 900-4. 211-212 (1990)
• [文献書誌] 辻隆之: "血液のホロ-ファイバ人工肺内流動に関する研究" 第1回バイオエンジニアリングシンポジウム-計測と力学、生体への応用-論文集. 900-4. 205-206 (1990)
• [文献書誌] T.Tsuji: "Development of multifunctional hyperbaric ECMO system for noonate" Proceeding of V11th World Congress of the International Society for Artificial Organs.in press.
• [文献書誌] 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. (1990)
• [文献書誌] K.Tsujioka: "Coronary Circulation Chapter 3-2 Functional Characteristics of Intramyocardial Capacitance Vessels and Their Effects on Coronary Arterial Inflow and Venous Outflwo" Springer-Verlag, inpress (1990)
• [文献書誌] 辻隆之(分担執筆): "医用材料:教育セミナ-テキスト" 日本体外循環技術研究会, 101 (1989)
• [文献書誌] 辻隆之(分担執筆): "医用材料:医療を支える先端技術" 第3回「大学と科学」公開シンポジウム組織委員会, 361 (1989)
• [文献書誌] 辻隆之(分担執筆): "カ-ボンセラキックスの医用応用:炭素素原料科学の進歩I" CPC研究会, 151 (1989)