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医工学コース

医工学コースの特色

ヒトや生物の優れた生体機能をヒントに新たな技術を創造する、最先端エンジニアを育成。機械・情報・電子工学をベースに、医学の視点を織り込むことで、自立性、独創性を高める教育を展開します。

教員紹介

医工学コースの教員は、教員紹介（医工学コース）でご案内しています。

研究トピックス

ティッシュエンジニアリング研究室

ティッシュエンジニアリング研究室　視覚再生医療グループ（オリジナルサイト）

組織工学研究や幹細胞研究に重点をおき、高齢化社会における人間のQOL（quality of life）と深く関わる運動器および視覚器の再生医療に関する研究を行う。

  1. 骨格筋系のバイオメカニクス・バイオマテリアル
  2. 幹細胞の分離と分化誘導による骨・軟骨・椎間板・角膜の再生
  3. 再生医療に必要な生体材料の開発と生体適合性評価
    4. などの研究を通して次世代高度医療技術を支える研究・開発能力を習得する。国内外の医科大学、医療研究機関との共同研究も行う予定である。
機能関連タンパクの発現 機能関連タンパクの発現

再生医療で光を取り戻す。

角膜内皮細胞は角膜を透明に保つために必須の細胞ですが、再生能力が乏しく障害されると角膜が濁って視力を失います。このような角膜内皮の病気（水疱性角膜症）に対して、ティッシュエンジニアリング研究室では「再生医療」と「創薬」による新しい治療法の開発を行っています。同志社大学で行った研究成果をもとに、2013年には培養角膜内皮細胞の細胞注入治療が臨床応用され、これまでに50人以上の患者さんが視力を回復されるなど素晴らしい治療効果が得られています（The New England Journal of Medicine, 2018）。現在は、細胞注入治療を製品化し広く世界の患者さんに届けるための研究を行っています。また、世界で最も多い角膜内皮の病気である「フックス角膜内皮ジストロフィ」のメカニズムを明らかにし、世界で初めてとなる点眼治療薬の開発に挑戦しています。

リエゾンオフィスニューズレターVol.52「アカデミア発の研究シーズで眼科医療に革新を」［PDF 5.8MB］

バイオメカニクス研究室

バイオメカニクス研究室　研究室紹介［PDF 8.1MB］

生体材料（バイオマテリアル）、微小材料（マイクロマテリアル）、環境調和型先進複合材料をはじめとする各種材料の信頼性確保に関する研究とものづくりプロセスの開発などを行う。
機械工学と生命医科学の融合領域において、

  1. バイオマテリアルや機械構造用材料等の破壊機構解明と信頼性確保
  2. マイクロマテリアルの創製と機械的特性評価技術の開発
  3. 環境調和型先進複合材料の成形技術開発と強度評価
    4. などの研究開発を進める。
人工膝関節 人工膝関節 超高分子量ポリエチレン き裂進展測定用試験片 超高分子量ポリエチレン
き裂進展測定用試験片

人工膝関節の長寿命化！

超高分子量ポリエチレン（Ultra High Molecular Weight Polyethylene：UHMWPE）は耐摩耗性、低摩擦係数、衝撃吸収性、生体適合性、化学安定性に優れているため、人工膝関節用のしゅう動部材として広く用いられています。しかし、現在の人工関節の一般的な寿命は15年程度と短く、さらなる長寿命化が望まれています。そのために、UHMWPEに抗酸化作用を有するビタミンEを添加し、酸化劣化の影響を抑制しようという試みがなされています。医工学科では、ガンマ線照射や酸化劣化、ビタミンE添加がUHMWPEのき裂進展特性に及ぼす影響を定量的に明らかにすることに、人工関節の長寿命化に貢献しています。

エレクトロスピニング装置 エレクトロスピニング装置 ポリ乳酸ナノファイバー ポリ乳酸ナノファイバー

ナノファイバーが未来をつくる！

繊維をナノファイバーにすると、表面積が飛躍的に広くなり、力学的特性が向上します。そのため、フィルター、触媒担体や再生医療用培地など、様々な分野で利用されています。医工学科では、微生物の働きによって低分子化合物に分解される生分解性プラスチックの一種、ポリ乳酸を用いて、エレクトロスピニング法によりナノファイバーを創製。ナノファイバーの機械的特性評価から、応用技術の開発を行っています。

高速プレス成形システム 高速プレス成形システム

材料が未来を創る！

ヒトのため、安全な社会を築くためには、生体・医療材料だけでなく、ものづくりに関わる全ての材料に信頼性が必要とされます。医工学科では、新材料の創製・成形方法の開発、機械的特性評価方法の開発と信頼性評価に関する研究から、ヒトと地球のための未来を創ります。例えば、炭素繊維強化プラスチックスは、軽量、高強度といった特徴を生かして、宇宙・航空機、スポーツ用品など様々な分野に利用されています。今後は、燃費向上が必要不可欠な自動車の分野への応用が進むと考えられます。しかしながら、量産に適した成形方法の開発はまだ十分ではありません。そのため、新しい成形素材の開発や炭素繊維強化熱可塑性プラスチックス（CFRTP）の高速プレス成形法の開発を行っています。これは、電磁誘導加熱をプレス成形に応用したもので、コイルに流した交流電流により磁界を発生させ、コイル内にある金型に渦電流を誘起し、ジュール熱により発熱させる方法を用いています。これによって、従来とは比較にならないほどの高速で連続炭素繊維強化熱可塑性プラスチックスをプレス成形することが可能になり、今後の産業界への幅広い展開が期待されています。

非線形応用数理研究室

自然界における色々な複雑な問題・現象に対し、その数理モデル（特に離散モデル）の考案・解析・応用を研究している。特に連続モデルと異なる離散モデルによる非線形現象の特徴や現象の厳密な再現可能性を追求している。数理科学を土台とし、研究では計算機処理に便利な独自の数値解析・数式処理的手法を多用する。計算機システムで複雑な現象を厳密に再現できるようになることは、その現象を解明するに至る1つの入り口であると考え研究を進めている。

バイオマテリアル研究室

バイオマテリアル研究室（オリジナルサイト）

機械工学と医学の基礎を修得し、機械・医療・健康福祉分野の高度技術開発を行う。研究内容を以下に示す。

  1. 生体を構成する材料を分子・細胞・組織・生体の階層構造から理解し、バイオマテリアル・医療デバイスの設計・創製技術および再生医科学技術の開発を進める。
  2. 再生医用工学や新規機能材料を用いた医療機器・Bio-MEMS開発に必要なバイオ・ナノ・ミクロ工学を修得する。
  3. 生体の運動機能の実験計測および計算力学解析を行い、機能損傷発生のメカニズム解明および再生手法の開発を進める。
チタン合金上に再生された骨組織 チタン合金上に再生された骨組織 蛍光染色した骨芽細胞 蛍光染色した骨芽細胞

再生医療で運動機能を取り戻す。

骨や軟骨は、体重の支持や滑らかな関節運動といった運動機能を担う、我々の日常生活において重要な組織です。近年、けがや加齢で機能が低下した骨や軟骨を、自己の細胞を用いて修復する再生医療が注目されています。再生医療には、形だけでなく生体と同じ強度を有する骨や軟骨が望まれています。医工学科では、マイクロ技術を応用した骨組織再生用材料の開発や、生体内と同じ環境を細胞に与え、短期間で高い強度の組織を再生する培養装置の開発などを行っています。

時計型医療用デバイス試作機 据置き型医療用デバイス試作機 内径80μmの無痛針 上：時計型医療用デバイス試作機
左下：据置き型医療用デバイス試作機
右下：内径80μmの無痛針

糖尿病患者のQOL向上に役立つユビキタス医療用デバイスの開発

時計型、据置き型および携帯電話型の健康診断（Health Monitoring System：HMS）／薬投与（Drug Delivery System：DDS）機能を持つ小型ユビキタスデバイスは、高齢化社会における予防・在宅医療という生活の質（Quality of Life：QOL）向上のために必要な電子制御機械です。今後、日本では5人に1人が糖尿病患者あるいはその予備軍になると予想されています。医工学科では、低侵襲自動採血、血糖値計測・データ分析、インターネット経由での医師による診断、マイクロポンプによるインスリン投与を行うことができる在宅HMS／DDSユビキタス医療デバイスの開発を、緊急かつ重要な課題と考え、開発に取り組んでいます。

メディカルロボティクス研究室

生体の運動機能・機構とその力学特性の解析から、生体親和性に優れた制御技術の研究を行い、ヒトの動作や運動補助を行うロボットシステムなどの開発を行う。ヒトの機能に基づき、ヒトが主体となる Human-Centered Robot Systems をベースとして、

  1. 医用ロボットシステム
  2. 人間協調動作型パワーアシストロボット
  3. ネットワーク型運動支援ロボット
  4. 食事補助ロボット
    5. などの研究開発を進める。
通信ネットワークを用いた分散協調型歩行支援ロボット 通信ネットワークを用いた
分散協調型歩行支援ロボット 食事動作の補助を行う食事支援ロボット 食事動作の補助を行う食事支援ロボット

ロボットが高齢化社会を救う。

少子高齢化が進む日本では、サポートロボットの登場が望まれています。ヒトの動作や歩行を支援するロボットを開発すれば、労働や介護にかかる負荷が軽減され、問題解決に貢献することができます。このような、ヒトを支えるロボットの研究を行うには、工学的な知識だけでなく医学的な知識を持ち、さらにそれらを効果的に融合する能力が求められます。医工学科では「機械工学」と「医学」に関わりあう分野の知識や技術を学び、ヒトのために役立つロボットの研究・開発を行います。

生命物理科学研究室

生命物理科学研究室（オリジナルサイト）

第一回のノーベル物理学賞がレントゲンであったことに象徴されるように、物理学と医学・生命科学は密接な関係を持って発展してきました。近年でも、磁気共鳴映像法（MRI）、粒子線による癌治療、心筋細動除去装置（AED）など、多くの実例があり、自然や生命の原理を追究することが、医学・生命科学の飛躍につながっていることが分かります。これまでに確立されてきた物理学は、エネルギーが保存されているような系や、それへの緩和を調べることが中心でありました。一方、私達の宇宙はビッグバンから始まったように、著しく非平衡の世界です。生物も、エネルギーや物質の絶え間ない流れの下でこそ、その生き物らしさを発揮することができています。このような非平衡開放系を対象とする学問、それが私達の研究です。“生命とは何か？”といった本源的な問題に迫るなかで、医科学・生命科学の基本的課題に取り組みます。医情報学科の貞包准教授と協同し、国内外の医学・生命科学関係の機関と活発な共同研究を進めています。